JP6331476B2 - Solar cell composite - Google Patents
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Description
本発明は、何らかの光学機能を発現することを期待された光学機能面を含み、太陽電池パネルによる発電も行うことが可能な太陽電池複合体に関する。 The present invention relates to a solar cell composite including an optical functional surface expected to exhibit some optical function and capable of generating power by a solar cell panel.
このような太陽電池複合体の一例として、太陽電池パネルを併設した交通標識が特許文献１に記載されている。この交通標識では、光学機能面が所定の表示機能を発揮する表示面をなしている。特許文献１に記載の交通標識では、昼間に太陽電池パネルにて発電した電力を蓄え、この蓄えた電力を照明用電源として利用し、夜間の視認性や昼間の注意喚起効果を向上させることができる。また、外部から電力を供給する配線ケーブル等が不要なため、電源設備がない地域であっても容易に設置することができる。このような背景から、近年太陽電池パネルを併設した交通標識の開発が進められている。
As an example of such a solar cell composite, a traffic sign provided with a solar cell panel is described in
特許文献１に記載の交通標識では、太陽電池パネルが表示面の上方に併設されている。多くの外光を受光して多くの発電量を得られるよう、太陽電池パネルの入光面は、外部に露出している。このため、交通標識を観察する観察者によって、太陽電池パネルの入光面は視認され易い位置にある。しかしながら、太陽電池パネルの入光面は濃紺色や黒色の単一色であるため、太陽電池パネルの外観は、周囲の環境になじまない。
In the traffic sign described in
そこで、周囲の環境との調和を図るべく、特許文献２には、正面方向から入射した光を各太陽電池パネルに導き、正面方向に対して傾斜した方向から観察したときに光学機能面としての装飾領域が観察されるような太陽電池複合体が記載されている。 Therefore, in order to achieve harmony with the surrounding environment, Patent Document 2 introduces light incident from the front direction to each solar cell panel as an optical function surface when observed from a direction inclined with respect to the front direction. A solar cell composite is described in which the decorative region is observed.
周知の通り、太陽光は、時間帯や季節に応じて入射方向を変化させる。しかしながら、特許文献２に記載の太陽電池複合体では、時間帯や季節に応じて太陽光の入射方向が変動してしまうと、太陽光が正面方向に対して傾斜した方向から太陽電池複合体に入射する場合もあり、この場合、太陽光を太陽電池パネルに導くことが困難である。このように、特許文献２に記載の太陽電池複合体では、外光の入射方向が変化すると安定して発電することが困難となる。 As is well known, sunlight changes the incident direction according to the time zone and season. However, in the solar cell composite described in Patent Document 2, when the incident direction of sunlight varies depending on the time zone and season, the solar cell composite is changed from the direction in which the sunlight is inclined with respect to the front direction. In some cases, it is difficult to guide sunlight to the solar cell panel. As described above, in the solar cell composite described in Patent Document 2, it is difficult to stably generate power when the incident direction of external light changes.
本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、周囲の環境との調和を図ると共に、外光の入射方向が変化しても安定して発電可能な太陽電池複合体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above points, and provides a solar cell composite that can harmonize with the surrounding environment and can stably generate power even when the incident direction of external light changes. For the purpose.
本発明による太陽電池複合体は、一軸方向に配列された複数の単位レンズと、
前記複数の単位レンズが配置されたシート状の本体部と、
前記本体部を基準として前記単位レンズとは反対側に設けられた太陽電池パネルと、
を備え、
複数の光学機能面が、各々が対応する単位レンズと前記太陽電池パネルとの間に位置するようにして、前記一軸方向に配列され、
前記単位レンズは、或る方向から入射した光を、隣り合う２つの前記光学機能面の間の領域を介して前記太陽電池パネルに導き、前記或る方向とは異なる別の方向から入射した光を、前記光学機能面に導き、
前記或る方向から前記単位レンズに入射し前記太陽電池パネルに向かう光が前記本体部から出射する出射面が、前記単位レンズの光軸に垂直な面に対して傾斜している。
A solar cell composite according to the present invention includes a plurality of unit lenses arranged in a uniaxial direction,
A sheet-like main body in which the plurality of unit lenses are disposed;
A solar cell panel provided on the opposite side of the unit lens with respect to the main body,
With
A plurality of optical functional surfaces are arranged in the uniaxial direction so that each is located between the corresponding unit lens and the solar cell panel,
The unit lens guides light incident from a certain direction to the solar cell panel via a region between two adjacent optical function surfaces, and enters light from another direction different from the certain direction. To the optical functional surface,
An exit surface from which light entering the unit lens from the certain direction and traveling toward the solar cell panel exits from the main body is inclined with respect to a plane perpendicular to the optical axis of the unit lens.
本発明による太陽電池複合体において、前記本体部の法線方向および前記一軸方向の両方に沿った断面において、前記太陽電池パネルは、前記単位レンズの光軸に沿って入射する平行光束が収束する焦点よりも、前記単位レンズから離間した位置に配置され、且つ、前記本体部の前記出射面から離間している。 In the solar cell composite according to the present invention, in the cross section along both the normal direction and the uniaxial direction of the main body, the solar cell panel converges the parallel light flux incident along the optical axis of the unit lens. It is arranged at a position farther from the unit lens than the focal point, and is farther from the exit surface of the main body.
本発明による太陽電池複合体において、各光学機能面は、前記本体部内に配置され、且つ、前記本体部のシート面に対して傾斜していてもよい。 In the solar cell composite according to the present invention, each optical functional surface may be disposed in the main body and may be inclined with respect to the sheet surface of the main body.
前記本体部の法線方向および前記一軸方向の両方に平行な断面において、本発明による太陽電池複合体において、前記光学機能面と前記出射面とは、前記本体部のシート面に対して逆側に傾斜していてもよい。 In the cross section parallel to both the normal direction and the uniaxial direction of the main body, in the solar cell composite according to the present invention, the optical function surface and the emission surface are opposite to the sheet surface of the main body. It may be inclined.
本発明による太陽電池複合体において、各光学機能面の前記一軸方向において一側に位置する端部は、当該光学機能面に対応する単位レンズの先端よりも前記一軸方向において一側に位置し、
各光学機能面は、前記一軸方向において一側に位置する端部が、前記一軸方向において他側に位置する端部よりも、前記本体部の法線方向において前記単位レンズに近接するように、前記本体部のシート面に対して傾斜していてもよい。
In the solar cell composite according to the present invention, an end portion located on one side in the uniaxial direction of each optical functional surface is located on one side in the uniaxial direction from a tip of a unit lens corresponding to the optical functional surface,
Each optical functional surface has an end located on one side in the uniaxial direction closer to the unit lens in the normal direction of the main body than an end located on the other side in the uniaxial direction. You may incline with respect to the seat surface of the said main-body part.
本発明による太陽電池複合体において、各出射面は、前記一軸方向において一側に位置する端部が、前記一軸方向において他側に位置する端部よりも、前記本体部の法線方向において前記単位レンズから離間するように、前記本体部のシート面に対して傾斜していてもよい。 In the solar cell composite according to the present invention, each emission surface has an end portion located on one side in the uniaxial direction, and the end portion located on the other side in the uniaxial direction, in the normal direction of the main body portion. You may incline with respect to the sheet | seat surface of the said main-body part so that it may space apart from a unit lens.
本発明による太陽電池複合体において、複数の前記出射面が、各々に対応する１つの単位レンズに対向して設けられていてもよい。 In the solar cell composite according to the present invention, the plurality of emission surfaces may be provided to face one unit lens corresponding to each.
本発明による太陽電池複合体において、前記本体部の法線方向および前記一軸方向の両方に沿った断面において、１つの前記単位レンズに当該単位レンズの光軸に沿って入射した平行光束の、前記太陽電池パネルへの入射領域が、当該１つの単位レンズと隣り合う他の１つの単位レンズに、当該他の単位レンズの光軸に沿って入射した平行光束の、前記太陽電池パネルへの入射領域と重なるように、前記太陽電池パネルが配置されていてもよい。 In the solar cell composite according to the present invention, in the cross section along both the normal direction and the uniaxial direction of the main body, the parallel luminous flux incident on one unit lens along the optical axis of the unit lens, The incident area to the solar cell panel is the incident area to the solar cell panel of the parallel luminous flux incident on the other unit lens adjacent to the one unit lens along the optical axis of the other unit lens. The solar cell panel may be arranged so as to overlap.
本発明による太陽電池複合体において、前記光学機能面は、表示を行うための表示面であってもよい。 In the solar cell composite according to the present invention, the optical functional surface may be a display surface for performing display.
本発明による太陽電池複合体において、各光学機能面に、表示対象要素が付与され、
各光学機能面に付与された前記表示対象要素の組み合わせによって、表示対象が形成されてもよい。
In the solar cell composite according to the present invention, a display target element is given to each optical functional surface,
A display target may be formed by a combination of the display target elements given to each optical function surface.
本発明による太陽電池複合体において、前記一軸方向に配列された複数の反射面を、さらに備え、前記反射面は、前記光学機能面と重ねられるようにして配置され、前記光学機能面が、前記単位レンズの側を向き、前記反射面が、前記太陽電池パネルの側を向いていてもよい。 In the solar cell composite according to the present invention, the solar cell composite further includes a plurality of reflective surfaces arranged in the uniaxial direction, and the reflective surface is disposed so as to overlap the optical functional surface, and the optical functional surface is The unit lens side may be faced, and the reflecting surface may face the solar cell panel side.
本発明による太陽電池複合体において、前記複数の単位レンズは、前記一軸方向に互いから離間して配置され、前記一軸方向に隣り合う二つの単位レンズの間に、前記単位レンズとともに採光パネルの表面をなす接続面が設けられていてもよい。 In the solar cell composite according to the present invention, the plurality of unit lenses are arranged apart from each other in the uniaxial direction, and between the two unit lenses adjacent in the uniaxial direction, the surface of the lighting panel together with the unit lenses A connection surface may be provided.
本発明によれば、周囲の環境との調和を図ると共に、外光の入射方向が変化しても安定して発電することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while aiming at harmony with the surrounding environment, it becomes possible to generate electric power stably even if the incident direction of external light changes.
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。また、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings attached to the present specification, for the sake of illustration and ease of understanding, the scale, the vertical / horizontal dimension ratio, and the like are appropriately changed and exaggerated from those of the actual product. In addition, as used in this specification, the shape and geometric conditions and the degree thereof are specified, for example, terms such as “parallel”, “orthogonal”, “identical”, length and angle values, etc. are strictly Without being bound by meaning, it should be interpreted including the extent to which similar functions can be expected.
≪第１の実施の形態≫
図１〜図９は、本発明の第１の実施の形態を説明するための図である。このうち図１及び図２は、太陽電池複合体１０を示す斜視図または縦断面図であり、図３〜図５は、太陽電池複合体１０が発現する光学機能を説明するため図であり、図６〜図９は、太陽電池複合体の製造方法の一例を説明するための図である。
<< First Embodiment >>
FIGS. 1-9 is a figure for demonstrating the 1st Embodiment of this invention. Among these, FIG.1 and FIG.2 is a perspective view or longitudinal cross-sectional view which shows the solar cell
ここで説明する太陽電池複合体１０は、何らかの光学機能を発現することを期待された光学機能面１２を含み、太陽電池パネル５０による発電も行うことが可能なパネル状の部材である。光学機能面は、光の作用や性質を利用した機能を備える平面もしくは曲面またはこれらを組み合わせた面である。光は、可視光だけでなく赤外線から紫外線までを含む意味である。光の作用や性質としては、例えば、光の直進、屈折、反射、吸収、発光、干渉、および偏光などが挙げられる。光学機能としては、例えば、表示機能、照明機能、遮光機能、および太陽電池、光学素子、光学部材または光学機器などとの光接続機能などが挙げられる。図１及び図２に示すように、太陽電池複合体１０は、第１軸方向ｄ１に配列された複数の単位レンズ３０を有している。この単位レンズ３０は、太陽電池複合体１０に入射する光または太陽電池複合体１０から出射する光に対してレンズ機能を発現し、当該光の進行方向を調整する。単位レンズ３０は、或る角度範囲ＡＲ１内の方向から入射した光を太陽電池パネル５０に導き、或る角度範囲ＡＲ２内の方向から入射した光を光学機能面１２に導く。
The
つまり、太陽電池パネル５０は、第１角度範囲ＡＲ１から太陽電池複合体１０へ入射する光を受光して発電を行う。また、光学機能面１２は、第２角度範囲ＡＲ２から太陽電池複合体１０へ入射する光に対して、或いは、第２角度範囲ＡＲ２へ向けて太陽電池複合体１０から出射する光に対して何らかの光学機能を発揮する。
That is, the
そして、ここで説明する太陽電池複合体１０では、太陽電池パネル５０にて発電が連続して安定して行われるようになる第１角度範囲ＡＲ１、及び、光学機能面１２からの光学機能が連続して発現されるようになる角度範囲である第２角度範囲ＡＲ２を、高い自由度で調整し得るようにするための工夫がなされている。この結果、光学機能面１２及び太陽電池パネル５０が期待された機能を発現し、太陽電池複合体１０が優れた特性を示すようになる。
In the
以下に詳述する一実施の形態では、光学機能面１２は、一例として、表示対象１３を表示するための表示面をなしている。なお、表示対象１３として、図形、パターン、デザイン、色彩、絵、写真、キャラクターなどの絵柄（イメージ）や、文字、マーク、数字などの情報を例示することができる。表示対象１３は、静止していても動いていてもよい。ここで、パネル部材１０へ入射する光は、光学機能面１２またはそれに接続された表示素子等で反射し、単位レンズ３０によって進行方向が調整されて、第２角度範囲ＡＲ２へ向けてパネル部材１０から出射する。あるいは、光学機能面１２またはそれに接続された表示素子等が発光する場合、光学機能面１２から出射された光は、単位レンズ３０によって進行方向が調整されて、第２角度範囲ＡＲ２へ向けてパネル部材１０から出射する。そして、第２角度範囲ＡＲ２へ向けて太陽電池複合体１０から出射する光は、表示対象１３を表示する。すなわち、観察者は、第２角度範囲ＡＲ２から表示対象１３を観察することができる。ただし、本発明は、以下に詳述する一実施の形態に限定されるものではなく、光学機能面１２による光学機能は、適宜変更することができる。
In one embodiment described in detail below, the
なお、本明細書において、「シート」、「フィルム」、「板」等の用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。したがって、例えば、「シート」はフィルムや板とも呼ばれ得るような部材も含む概念である。一具体例として、「光制御シート」には、「光制御フィルム」や「光制御板」等と呼ばれる部材も含まれる。 In the present specification, terms such as “sheet”, “film”, and “plate” are not distinguished from each other only based on the difference in names. Therefore, for example, a “sheet” is a concept including a member that can also be called a film or a plate. As a specific example, the “light control sheet” includes members called “light control film”, “light control plate”, and the like.
また、本明細書において、「シート面（フィルム面、板面、パネル面）」とは、対象となるシート状の部材を全体的かつ大局的に見た場合において対象となるシート状部材の平面方向と一致する面のことを指す。以下に説明する実施の形態においては、太陽電池複合体１０のパネル面、後述する光制御シート２０のシート面、光制御シート２０の後述する本体部４０のシート面、並びに、太陽電池パネル５０のパネル面は、互いに並行となっている。さらに、本明細書において、シート状（フィルム状、板状、パネル状）の部材に対して用いる「法線方向」とは、当該部材のシート面への法線方向のことを指す。
Further, in this specification, the “sheet surface (film surface, plate surface, panel surface)” is the plane of the target sheet-like member when the target sheet-like member is viewed as a whole and globally. A surface that matches the direction. In the embodiment described below, the panel surface of the
以下、本実施の形態による太陽電池複合体１０の構成および作用効果について詳述していく。図１および図２によく示されているように、太陽電池複合体１０は、光制御シート２０と、光制御シート２０の背面に配置された太陽電池パネル５０と、を有している。光制御シート２０は、太陽電池複合体１０の表面１０ａを形成している。表面１０ａは、太陽電池複合体１０へ入射する太陽光等の外光等が入射する入射面をなし、また、表示対象１３を可視化する光学機能面１２からの光が太陽電池複合体１０から出射する出射面もなす。
Hereinafter, the configuration and operational effects of the
光制御シート２０は、シート状の本体部４０と、本体部４０上に支持されたレンズ部２５と、を有している。レンズ部２５は、第１軸方向ｄ１に配列された多数の単位レンズ３０を含んでいる。多数の単位レンズ３０は、その光軸ｏｄが互いに平行となるようにして、並べられている。とりわけ図示された例において、単位レンズ３０は、その光軸ｏｄが、本体部４０の法線方向ｎｄと平行となるよう配置されている。したがって、本実施の形態では、単位レンズ３０の光軸ｏｄに垂直な面は、本体部４０のシート面に平行となる。また、第１軸方向ｄ１は、本体部４０のシート面に沿っており、本体部４０の法線方向ｎｄに直交している。図示された例において、太陽電池複合体１０は、第１軸方向ｄ１が鉛直方向と平行になるようにして、配置されている。
The
レンズ部２５は、図１に示すように、いわゆるレンチキュラーレンズ乃至シリンドリカルレンズを構成している。すなわち、各単位レンズ３０は、その配列方向である第１軸方向ｄ１に対して交差する方向に線状に延びている。とりわけ図示された例において、単位レンズ３０は、第１軸方向ｄ１及び法線方向ｎｄの両方と直交する第２軸方向ｄ２に、直線状に延びている。また、レンズ部２５に含まれる複数の単位レンズ３０は、互いに同一に構成されている。
As shown in FIG. 1, the
各単位レンズ３０は、凸レンズ状のレンズ面３１を有し、シート状の本体部４０から、本体部４０の法線方向ｎｄに向かって突出している。このレンズ面３１は、太陽電池複合体１０の表面１０ａをなしている。第１軸方向ｄ１及び法線方向ｎｄの両方に平行な図２の断面（以下においては、「主切断面」とも呼ぶ）において、レンズ面３１は、光軸ｏｄを中心として対称となっている。図２に示すように、各単位レンズ３０は、そのレンズ面３１に入射する平行光束を、集光領域に集める。図２に示す単位レンズ３０は、単位レンズ３０の光軸ｏｄに沿って入射する平行光束Ｌ２１を焦点ｆｐに集める例が示されており、この場合、焦点ｆｐは、単位レンズ３０の光軸ｏｄ上に位置する。
Each
なお、図示された例において、単位レンズ３０は、互いに隙間をあけて第１軸方向ｄ１に配列されている。すなわち、第１軸方向ｄ１に隣り合う二つの単位レンズ３０のレンズ面３１の間には、当該２つのレンズ面３１の対面する基端部３２ｂ間を接続する接続面３８が設けられている。図示された例において、接続面３８は、本体部４０のシート面に沿って延びている。太陽電池複合体１０の表面１０ａは、単位レンズ３０のレンズ面３１と接続面３８とによって形成されている。単位レンズ３０を含む光制御シート２０は、一例として、金型を用いた樹脂成型によって作製され得る。接続面３８を設けて、隣り合う単位レンズ３０の間に隙間を設けることによって、法線方向ｎｄに対して大きく傾斜した角度範囲からの光が単位レンズ３０に入射する前にその隣の単位レンズ３０で遮られてしまう問題、いわゆる「ケラレ」を減らすことができる。
In the illustrated example, the
本体部４０は、互いに対向する一対の主面として、第１主面４０ａ及び第２主面４０ｂを有している。第１主面４０ａは、レンズ部２５と隣接する面を形成し、第２主面４０ｂは、光制御シート２０の太陽電池パネル５０側を向く表面を形成している。この第２主面４０ｂは、本体部４０のシート面に対して傾斜した複数の出射面４１と、隣り合う２つの出射面４１の間を接続する接続面４２と、を含んでいる。第２主面４０ｂをなす出射面４１及び接続面４２については、後に詳述する。
The
本実施の形態において、光学機能面１２が、本体部４０の内部に位置している。図２に示すように、光学機能面１２は、本体部４０の法線方向ｎｄにおいて、単位レンズ３０と太陽電池パネル５０との間に位置している。光学機能面１２は、単位レンズ３０に対応して、単位レンズ３０の配列方向である第１軸方向ｄ１に配列されている。各光学機能面１２は、当該光学機能面１２が対応する一つの単位レンズ３０に対向して位置している。図２に示すように、各光学機能面１２は、対応する単位レンズ３０と法線方向ｎｄに沿って少なくとも部分的に対面するようにして、配置されている。言い換えると、各光学機能面１２は、本体部４０の法線方向ｎｄからみて、対応する単位レンズ３０と少なくとも部分的に重なっている。本実施の形態では、光学機能面１２は、単位レンズ３０と同様に、配列方向である第１軸方向ｄ１と交差する方向に線状に延びている。より厳密には、光学機能面１２は、単位レンズ３０と同様に、第１軸方向ｄ１と直交する第２軸方向ｄ２に直線状に延びている。なお、図示された例において、単位レンズ３０に対応して多数設けられた光学機能面１２は、互いに同一に構成されている。
In the present embodiment, the
各光学機能面１２は、本体部４０のシート面に対して傾斜し、単位レンズ３０の光軸ｏｄに平行な方向に対しても傾斜している。すなわち、各光学機能面１２は、本体部４０のシート面及び単位レンズ３０の光軸ｏｄのいずれとも非平行になっている。このような光学機能面１２によれば、後述するようにして、光学機能面１２からの光学機能が発現されるようになる角度範囲である第２角度範囲ＡＲ２を、高い自由度で調整することが可能となり、また、太陽電池パネル５０にて発電が連続して安定して行われるようになる角度範囲である第１角度範囲ＡＲ１も、高い自由度で調整することが可能となる。
Each
図２に示すように、各光学機能面１２は、第１軸方向ｄ１において一側（図示する例では、図２における上側であって、鉛直方向における上側）に位置する一端部１２ａが、第１軸方向ｄ１において他側（図示する例では、図２における下側であって、鉛直方向における下側）に位置する他端部１２ｂよりも、本体部４０の法線方向ｎｄにおいて単位レンズ３０に近接するように、本体部４０のシート面に対して傾斜している。したがって、光学機能面１２の一端部１２ａは、光学機能面１２の他端部１２ｂよりも、本体部４０の法線方向ｎｄにおいて単位レンズ３０に近接している。図２から理解されるように、このような光学機能面１２には、法線方向ｎｄに対して他側（下側）に傾斜した角度範囲からの光Ｌ２４が、入射しやすくなる。したがって、光学機能面１２からの光学機能は、法線方向ｎｄに対して他側（下側）に傾斜した角度範囲に向けて、効果的に発揮されるようになる。
As shown in FIG. 2, each optical
このような傾向を強化する観点から、太陽電池複合体の主切断面において、光学機能面１２は、第１軸方向ｄ１における一側（上側）から他側（下側）に向けて、段階的又は連続的に、本体部４０の法線方向ｎｄに沿って単位レンズ３０から離間していくことが好ましい。図示された例において、光学機能面１２は平面として形成されている。そして、図２に示された太陽電池複合体の主切断面において、光学機能面１２は、第１軸方向ｄ１における一側から他側に向けて、連続的に一定の傾斜の程度で、本体部４０の法線方向ｎｄに沿って単位レンズ３０から離間していく。このような光学機能面１２によれば、光学機能面１２からの光学機能が、法線方向ｎｄに対して他側に傾斜した角度範囲に向けて、効果的に発揮されるようになる。
From the viewpoint of strengthening such a tendency, the optical
また、図２に示すように、各光学機能面１２の一端部１２ａが、当該光学機能面１２に対応する単位レンズ３０の先端部３２ａよりも第１軸方向ｄ１において一側に位置している。すなわち、各光学機能面１２の一端部１２ａは、当該光学機能面１２に対応する単位レンズ３０の光軸ｏｄよりも第１軸方向ｄ１において一側に位置している。上述のように、単位レンズ３０のレンズ面３１は、光軸ｏｄを中心として対称となっており、単位レンズ３０にて屈折して法線方向ｎｄに対して他側に傾斜した方向から本体部４０内を進行する光Ｌ２４は、光軸ｏｄよりも第１軸方向ｄ１において一側に位置した領域を通過し易い。したがって、各光学機能面１２の一端部１２ａが、対応する単位レンズ３０の光軸ｏｄよりも第１軸方向ｄ１において一側に位置することにより、単位レンズ３０にて屈折して法線方向ｎｄに対して他側に傾斜した方向から本体部４０内を進行する光Ｌ２４を、光学機能面１２にてさらに受光し易くなる。すなわち、光学機能面１２からの光学機能は、法線方向ｎｄに対して他側（下側）に傾斜した角度範囲に向けて、さらに効果的に発揮されるようになる。
In addition, as shown in FIG. 2, one
図示された実施の形態では、図２に示された太陽電池複合体の主切断面において、光学機能面１２の他端部１２ｂは、当該光学機能面１２に対応する単位レンズ３０のレンズ面３１の先端部３２ａと、第１軸方向ｄ１において同一位置に位置している。また、図２に示された太陽電池複合体の主切断面において、光学機能面１２の一端部１２ａは、当該光学機能面１２に対応する単位レンズ３０のレンズ面３１の第１軸方向ｄ１における一側の基端部３２ｂと、第１軸方向ｄ１において同一位置に位置している。もっとも、太陽電池複合体の主切断面において、光学機能面１２の一端部１２ａは、当該光学機能面１２に対応する単位レンズ３０のレンズ面３１の第１軸方向ｄ１における一側の基端部３２ｂから、第１軸方向ｄ１においてずれて位置していてもよい。また、図示された例では、太陽電池複合体の主切断面において、光学機能面１２の一端部１２ａは、単位レンズ３０のレンズ面３１の第１軸方向ｄ１における一側の基端部３２ｂから、本体部４０の法線方向ｎｄに沿って太陽電池パネル５０に近接する側に離間している。
In the illustrated embodiment, the
なお、単位レンズ３０のレンズ面３１の先端部３２ａは、レンズ面３１のうちの、本体部４０の法線方向ｎｄに沿って本体部４０から最も突出した部分のことである。また、単位レンズ３０のレンズ面３１の基端部３２ｂは、レンズ面３１のうちの、本体部４０の法線方向ｎｄに沿って本体部４０に最も接近した部分、或いは、本体部４０に接続する部分のことである。
The
加えて、図２に示すように、太陽電池複合体の主切断面において、光学機能面１２の他端部１２ｂは、本体部４０の法線方向ｎｄに進む平行光束Ｌ２１（図２参照）が単位レンズ３０に入射した際における単位レンズ３０の焦点位置ｆｐ上に位置している。つまり、光学機能面１２の他端部１２ｂは、単位レンズ３０の光軸ｏｄ上に位置している。このような太陽電池複合体１０によれば、本体部４０の法線方向ｎｄを境界として、第１角度範囲ＡＲ１と第２角度範囲ＡＲ２とを切り分けることが可能となる。
In addition, as shown in FIG. 2, in the main cut surface of the solar cell complex, the
図示された本実施の形態での光学機能面１２は、表示対象１３を表示するための表示面をなしている。したがって、第２角度範囲ＡＲ２へ向けて太陽電池複合体１０から出射する光は、表示対象１３を可視化させる。すなわち、第２角度範囲ＡＲ２から光学機能面１２が視認され、結果として、光学機能面１２に形成された表示対象１３を観察することができる。なお、光学機能面１２に動く表示対象１３を表示する場合、太陽電池パネル５０から発電された電気を駆動に用いることが簡便である。
The illustrated
図３には、光学機能面１２に付与される表示対象１３の一例が示されている。複数の光学機能面１２が、第１軸方向ｄ１に配列されるとともに、各光学機能面１２は、第１軸方向ｄ１に直交する第２軸方向ｄ２に直線状に延びている。したがって、第１軸方向ｄ１における各位置に位置する光学機能面１２が、当該光学機能面１２の第１軸方向ｄ１における位置に応じた表示対象要素１３ａを付与されることによって、第２軸方向ｄ２に細長く延びる各光学機能面１２に形成された表示対象要素１３ａの組み合わせとして二次元的な表示対象１３を表示することが可能となる。図３に示された例では、アルファベットの大文字の「Ｎ」が表示対象１３として表示されている。このように、複数の表示対象要素１３ａの組み合わせとして表示対象１３を表示することで、各光学機能面１２および各単位レンズ３０のサイズを小さくできるため、第２角度範囲ＡＲ２を広げたり太陽電池複合体１０のサイズを大きくしたとしても、より良好な表示対象１３を観察できるようになる。
FIG. 3 shows an example of the
本実施の形態の太陽電池複合体１０は、表示対象１３が連続して表示される角度範囲を高い自由度で調整可能である。そのため、本実施の形態の太陽電池複合体１０は、様々な用途で利用可能であり、例えば、屋外看板、道路情報掲示板、建築物の外壁面などで用いられる数ｍ〜数十ｍサイズの大型パネル用途や、ポスター、標識、建築物の内壁面などで用いられる数十ｃｍ〜数ｍサイズの中型パネル用途や、卓上スタンド、携帯端末などで用いられる数ｃｍ〜数十ｃｍの小型パネル用途などを例示することができる。
The
また、図２に示すように、光学機能面１２と背合わせとなるようにして反射面１５が配置されている。すなわち、各反射面１５は、光学機能面１２と重ねられ、太陽電池パネル５０の側を向いている。このような反射面１５は、一例として、高い反射率を有した材料からなる薄膜によって形成される。この反射面１５は、後に詳述するように、本体部４０内に傾斜して配置された光学機能面１２に太陽電池パネル５０側から入射する光を反射して、太陽電池パネル５０に誘導する。したがって、この反射面１５を設けることにより、太陽電池パネル５０に導かれる光の入射角度範囲に相当する第１角度範囲ＡＲ１を広角化することができる。
Further, as shown in FIG. 2, a reflecting
また、図２に示すように、各隣り合う２つの光学機能面１２の間に光透過領域６０が位置している。本実施の形態では、光透過領域６０は、隣り合う２つの光学機能面１２の間に位置する本体部４０の部分によって構成されている。複数の光透過領域６０は、光学機能面１２と同様に、単位レンズ３０の配列方向である第１軸方向ｄ１に配列されている。したがって、複数の光学機能面１２と複数の光透過領域６０とが、第１軸方向ｄ１に沿って交互に並べて配列されている。本実施の形態では、各光透過領域６０は、対応する単位レンズ３０と法線方向ｎｄに沿って少なくとも部分的に対面している。さらに、光透過領域６０は、光学機能面１２に対応して、単位レンズ３０の配列方向である第１軸方向ｄ１と交差する方向、より厳密には、第１軸方向ｄ１と直交する第２軸方向ｄ２に直線状に延びている。
Further, as shown in FIG. 2, a
第１角度範囲ＡＲ１から単位レンズ３０へ入射した光Ｌ２２、Ｌ２３は、光透過領域６０を透過して、本体部４０の出射面４１から、太陽電池パネル５０に向かっていく。上述のように、出射面４１は、本体部４０のシート面に対して傾斜しており、出射面４１と空気層との界面における反射損失を低減させるよう構成されている。
Lights L22 and L23 that have entered the
図２に示すように、複数の出射面４１は、単位レンズ３０に対応して、単位レンズ３０の配列方向である第１軸方向ｄ１に配列されている。各出射面４１は、当該光学機能面１２に対応する一つの単位レンズ３０に対向して位置している。もっとも、各出射面４１は、１つの単位レンズ３０に対応する例に限られず、複数の単位レンズ３０に対応していてもよい。また、本実施の形態では、各出射面４１は、対応する単位レンズ３０と法線方向ｎｄに沿って少なくとも部分的に対面している。さらに、各出射面４１は、光学機能面１２に対応して、単位レンズ３０の配列方向である第１軸方向ｄ１と交差する方向、より厳密には、第１軸方向ｄ１と直交する第２軸方向ｄ２に直線状に延びている。なお、本実施の形態において、複数の出射面４１は、互いに同一に構成されている。
As shown in FIG. 2, the plurality of
各出射面４１は、単位レンズ３０の光軸ｏｄに垂直な面、言い換えると、本体部４０のシート面に対して傾斜し、単位レンズ３０の光軸ｏｄに平行な方向に対しても傾斜している。すなわち、各出射面４１は、本体部４０のシート面及び単位レンズ３０の光軸ｏｄのいずれとも非平行になっている。
Each
図２に示す主切断面において、本体部４０の出射面４１と光学機能面１２とは、本体部４０のシート面に対して逆側に傾斜している。上述のように、各光学機能面１２は、一端部１２ａが他端部１２ｂよりも本体部４０の法線方向ｎｄにおいて単位レンズ３０に近接するように、本体部４０のシート面に対して傾斜している。したがって、本体部４０の出射面４１は、光学機能面１２とは逆に、第１軸方向ｄ１において一側に位置する一端部４１ａが、第１軸方向ｄ１において他側に位置する他端部４１ｂよりも、本体部４０の法線方向ｎｄにおいて単位レンズ３０から離間するように、本体部４０のシート面に対して傾斜している。
In the main cutting plane shown in FIG. 2, the
とりわけ、出射面４１と空気層との界面における反射損失を低減させる観点から、太陽電池複合体の主切断面において、出射面４１は、第１軸方向ｄ１における一側から他側に向けて、段階的又は連続的に、本体部４０の法線方向ｎｄに沿って単位レンズ３０に接近していくことが好ましい。図示された例において、出射面４１は平面として形成されている。そして、図２に示された太陽電池複合体の主切断面において、出射面４１は、第１軸方向ｄ１における一側から他側に向けて、連続的に一定の傾斜の程度で、本体部４０の法線方向ｎｄに沿って単位レンズ３０に接近していく。
In particular, from the viewpoint of reducing reflection loss at the interface between the
図示された実施の形態では、図２に示された太陽電池複合体の主切断面において、各出射面４１の一端部４１ａは、当該出射面４１に対応する単位レンズ３０の先端部３２ａ及び光学機能面１２の他端部１２ｂと、第１軸方向ｄ１において同一位置に位置している。すなわち、図２に示された太陽電池複合体の主切断面において、各出射面４１の一端部４１ａは、当該出射面４１に対応する単位レンズ３０の光軸ｏｄ上に位置している。また、図２に示された太陽電池複合体の主切断面において、各出射面４１の他端部４１ｂは、当該出射面４１に対応する単位レンズ３０に他側で隣り合う単位レンズ３０の光軸ｏｄ上に位置している。
In the illustrated embodiment, in the main cut surface of the solar cell composite shown in FIG. 2, the one
上述のように、１つの単位レンズ３０の光軸ｏｄ上に、当該単位レンズ３０に対応する出射面４１の一端部４１ａと、当該単位レンズ３０と一側で隣り合う単位レンズ３０に対応する出射面４１の他端部４１ｂと、が位置することから、これらの端部４１ａ、４１ｂを接続する接続面４２は、当該単位レンズ３０の光軸ｏｄ上に位置する。ただし、接続面４２は、単位レンズ３０の光軸ｏｄからずれていてもよいし、単位レンズ３０の光軸ｏｄに対して傾斜していてもよい。
As described above, on one optical axis od of one
上述のように、第１角度範囲ＡＲ１から単位レンズ３０へ入射する光Ｌ２２、Ｌ２３は、本体部４０の出射面４１から、太陽電池パネル５０に向かう。太陽電池パネル５０の入光面５０ａに入射した光Ｌ２２、Ｌ２３は、太陽電池パネル５０に含まれる太陽電池素子にて発電に利用される。この太陽電池パネル５０は、複数の光学機能面１２を基準として単位レンズ３０とは反対となる側に設けられている。つまり、太陽電池パネル５０は、光制御シート２０の単位レンズ３０とは反対側の面に対向して設けられている。本実施の形態では、太陽電池パネル５０は、本体部４０の第２主面４０ｂから離間して配置されている。
As described above, the lights L22 and L23 that enter the
本実施の形態では、図２に示す主切断面において、太陽電池パネル５０は、単位レンズ３０の光軸ｏｄに沿って入射する平行光束Ｌ２１が収束する焦点ｆｐよりも、単位レンズ３０から離間した位置に配置されている。このような配置によれば、単位レンズ３０の光軸ｏｄに対して傾斜した第１角度範囲ＡＲ１内の方向から単位レンズ３０に入射する平行光束Ｌ２２が収束する集光領域Ｐ１は、レンズの収差の影響により、単位レンズ３０の光軸ｏｄに沿って入射する平行光束Ｌ２１が収束する焦点ｆｐよりも、一般に単位レンズ３０に近接する。したがって、単位レンズ３０の光軸ｏｄに対して傾斜した第１角度範囲ＡＲ１内の方向から太陽電池複合体１０に入射した光束Ｌ２２は、集光領域Ｐ１にて収束した後に拡がった状態で太陽電池パネル５０に到達する。このため、第１角度範囲ＡＲ１内の方向から太陽電池複合体１０に平行光束Ｌ２２が入射したときに、受光する太陽電池パネル５０の照射されない部分を有効に小さくすることができ、太陽電池パネル５０の出力の低減を抑制することができる。
In the present embodiment, in the main cutting plane shown in FIG. 2, the
ここで、図２に示す主切断面において、第１角度範囲ＡＲ１内の或る方向から１つの単位レンズ３０に入射した平行光束Ｌ２２が、当該太陽電池パネル５０へ入射する入射領域をＳ１とし、当該１つの単位レンズ３０に隣り合う他の１つの単位レンズ３０に、前記或る方向から入射した平行光束Ｌ２３が、当該太陽電池パネル５０へ入射する入射領域をＳ２とする。本実施の形態において、入射領域Ｓ１と入射領域Ｓ２とが重なるように、太陽電池パネル５０が配置されている。このような形態によれば、少なくとも、第１角度範囲ＡＲ１内の或る方向から平行光束Ｌ２２、Ｌ２３が入射したときに、一の単位レンズ３０に入射する平行光束Ｌ２２の太陽電池パネル５０への入射領域Ｓ１と、当該一の単位レンズ３０に隣り合う他の単位レンズ３０に入射する平行光束Ｌ２３の太陽電池パネル５０への入射領域Ｓ２と、が重なる。このため、少なくとも第１角度範囲ＡＲ１内の方向から太陽電池複合体１０に平行光束Ｌ２２、Ｌ２３が入射したときに、受光する太陽電池パネル５０の略全領域を照射することができ、太陽電池パネル５０の出力の低減を極めて効果的に抑制することができる。
Here, in the main cutting plane shown in FIG. 2, the incident area where the parallel light beam L22 incident on one
ただし、図示する例では、太陽電池パネル５０が、空気層を介して本体部４０の第２主面４０ｂから離間している。この場合、空気層での光の強度、より詳細には放射強度の低下も考慮するのがよい。光が空気層を通過する距離が長くなるほど、すなわち、太陽電池パネル５０が本体部４０の第２主面４０ｂから離間するほど、空気層を通過した光の強度が低下する。このことから、図２に示す主切断面において、第１角度範囲ＡＲ１内の或る方向から１つの単位レンズ３０に入射した平行光束Ｌ２２の、当該太陽電池パネル５０への入射領域Ｓ１が、当該１つの単位レンズ３０に隣り合う他の１つの単位レンズ３０に、前記或る方向から入射した平行光束Ｌ２３の、当該太陽電池パネル５０への入射領域Ｓ２とが重なる範囲で、太陽電池パネル５０が本体部４０の第２主面４０ｂから離間する距離をできるだけ短くすることが好ましい。
However, in the illustrated example, the
なお、太陽電池パネル５０は、空気層を介して本体部４０の第２主面４０ｂから離間して配置される例に限定されない。例えば、太陽電池パネル５０は、本体部４０をなす樹脂材料よりも低い屈折率をもつ低屈折率層を介して本体部４０の第２主面４０ｂから離間していてもよい。
In addition, the
次に、上述してきた太陽電池複合体１０の製造方法の一例について、主として図６〜図９を参照しながら、説明する。
Next, an example of a method for manufacturing the
まず、図６に示すように、透明樹脂を成型することにより、成型物９０を作製する。成型は、熱溶融押出加工や射出成型等を採用することができる。図６に示すように、得られた成型物９０は、上述した光制御シート２０の本体部４０のうち、光学機能面１２及び反射面１５とその周囲となる部分とが、切込部９２として削り取られた形状となっている。また、成型物９０には、複数の単位レンズ３０を含むレンズ部２５が賦型されている。
First, as shown in FIG. 6, a molded
次に、図７に示すように、成型物９０の切込部９２内に、光学機能面１２としての表示面を形成する。一例として、インクジェット印刷によって、成型物９０の切込部９２内に、表示対象１３を形成する。その後、図８に示すように、切込部９２内における表示面としての光学機能面１２と背合わせになるように、反射面１５を形成する。一例として、反射性物質を含有した塗工液を、インクジェット印刷によって、成型物９０の切込部９２内に塗工することにより、反射面１５を形成することができる。
Next, as shown in FIG. 7, a display surface as the optical
次に、図９に示すように、成型物９０の切込部９２を透明樹脂で埋め戻すと共に、成型物９０の単位レンズ３０とは反対側の面を所定の形状に成型する。例えば、液状の透明樹脂を切込部９２に充填しながら型に沿って成型することで、複数の出射面４１と複数の接続面４２とを成型物９０の表面に賦型する。充填した透明樹脂を固化させることにより、光制御シート２０が得られる。
Next, as shown in FIG. 9, the
このようにして得られた光制御シート２０に対向して太陽電池パネル５０を配置することにより、上述の太陽電池複合体１０が得られる。
By disposing the
次に、主として、図４及び図５を参照しながら、太陽電池複合体１０の作用について説明する。太陽電池複合体１０は、例えば、単位レンズ３０の配列方向である第１軸方向ｄ１が鉛直方向に沿うようにして、配置される。また、光学機能面１２の第１軸方向ｄ１における一側に位置する一端部１２ａが、鉛直方向における上側に位置し、光学機能面１２の第１軸方向ｄ１における他側に位置する他端部１２ｂが、鉛直方向における下側に位置するように、太陽電池複合体１０が配置される。
Next, the operation of the
太陽電池複合体１０の最も観察者側には、レンズ部２５が設けられている。レンズ部２５の単位レンズ３０は、太陽電池複合体１０に入射する光または太陽電池複合体１０から出射する光に対してレンズ機能を発揮して、当該光の進行方向を調整する。単位レンズ３０は、或る角度範囲ＡＲ１内の方向から入射した光を、太陽電池パネル５０に導く。したがって、太陽電池パネル５０は、第１角度範囲ＡＲ１から太陽電池複合体１０へ入射する光を受光して発電を行う。また、単位レンズ３０は、或る角度範囲ＡＲ２内の方向から入射した光を光学機能面１２に導く。すなわち、単位レンズ３０は、光学機能面１２からの光を屈折させて第２角度範囲ＡＲ２内の方向へ出射させる。したがって、光学機能面１２は、第２角度範囲ＡＲ２から太陽電池複合体１０へ入射する光に対して、或いは、第２角度範囲ＡＲ２へ向けて太陽電池複合体１０から出射する光に対して何らかの光学機能を発揮する。
A
上述のように、太陽電池パネル５０は、第１角度範囲ＡＲ１から太陽電池複合体１０へ入射する光を受光して発電を行う。したがって、広い角度範囲から入射する光を太陽電池パネル５０に導いて、より多くの光を太陽電池パネル５０での発電に利用することが好ましい。とりわけ、太陽光は、時間帯や季節に応じて入射方向を変化させる。太陽電池複合体１０では、このように時間帯や季節に応じて入射方向を変化させる太陽光を太陽電池パネル５０に安定して導くことができれば好ましい。すなわち、入射方向を変化させる太陽光を高効率で取り込むにあたり、上述した第１角度範囲ＡＲ１が広角化されていることが好ましい。
As described above, the
下記の表１は、世界の幾つかの国の主要な都市における季節ごとの南中高度（°）を示している。使用が想定される国の主要な都市における春分秋分の南中高度が第１角度範囲ＡＲ１に含まれることが好ましい。その国で有効に使用できる可能性が高いからである。例えば、使用されることが想定される国が日本の場合は５４°から５６°までの高度が第１角度範囲ＡＲ１に含まれるようにすればよい。さらに、４９°から６１°までの高度が第１角度範囲ＡＲ１に含まれるようにすれば、世界の多くの国で有効に使用できる可能性が高いため、好ましい。また、使用が想定される国の主要な都市における夏至の南中高度から冬至の南中高度までが第１角度範囲ＡＲ１に含まれることがさらに好ましい。その国で一年を通して有効に使用できる可能性が高いからである。例えば、使用されることが想定される国が日本の場合は３１°から７９°までの高度が第１角度範囲ＡＲ１に含まれるようにすればよい。さらに、２５°から８４°までの高度が第１角度範囲ＡＲ１に含まれるようにすれば、世界の多くの国で有効に使用できる可能性が高いため、好ましい。なお、所望の高度が第１角度範囲ＡＲ１に含まれることを容易にするために、第１角度範囲ＡＲ１の角度範囲が４５°程度以上連続していることが好ましい。もっとも、太陽電池複合体１０を傾けて配置することによって、所望の高度を第１角度範囲ＡＲ１に含まれるようにすることも可能である。一方、第１角度範囲ＡＲ１の角度範囲の上限については、第２角度範囲ＡＲ２とのバランスで適宜設定すればよいが、１３５°程度未満とすることによって、後述のように、本実施の形態の太陽電池複合体１０の特長をより発揮させることができる。
Table 1 below shows the South-South Altitude (°) by season in major cities in some countries of the world. It is preferable that the south and middle altitudes of the equinox in the major cities of the country where the use is assumed be included in the first angle range AR1. This is because there is a high possibility that it can be used effectively in that country. For example, when the country assumed to be used is Japan, the altitude from 54 ° to 56 ° may be included in the first angle range AR1. Furthermore, it is preferable that an altitude of 49 ° to 61 ° is included in the first angle range AR1, since there is a high possibility that it can be used effectively in many countries in the world. Further, it is more preferable that the first angle range AR1 includes a range from the southern middle altitude of the summer solstice to the southern middle altitude of the winter solstice in the main cities of the country that is assumed to be used. This is because there is a high possibility that it can be used effectively throughout the year in that country. For example, when the country assumed to be used is Japan, the altitude from 31 ° to 79 ° may be included in the first angle range AR1. Further, it is preferable that an altitude of 25 ° to 84 ° is included in the first angle range AR1, since it is highly possible that the altitude can be effectively used in many countries in the world. In order to make it easy for the desired altitude to be included in the first angle range AR1, it is preferable that the angle range of the first angle range AR1 is continuous by about 45 ° or more. However, it is possible to make the desired altitude included in the first angle range AR1 by arranging the
一方、本実施の形態において、光学機能面１２は、表示対象１３を表示する表示面となっている。したがって、第２角度範囲ＡＲ２から光学機能面１２に付与された表示対象１３を観察することができる。この用途において、第２角度範囲ＡＲ２は、表示対象１３を観察し得る視野角となる。一般的に、視野角である第２角度範囲ＡＲ２は、広角化されていることが好ましい。一例として、本実施の形態の太陽電池複合体１０の特長をより発揮させるために、第２角度範囲ＡＲ２の視野角が４５°程度以上連続していることが好ましい。なお、第２角度範囲ＡＲ２の視野角の上限については、第１角度範囲ＡＲ１とのバランスで適宜設定すればよいが、１３５°程度未満になるケースが多いと考えられる。
On the other hand, in the present embodiment, the
上述のように、本実施の形態による太陽電池複合体１０は、第１軸方向ｄ１に配列された単位レンズ３０と、複数の単位レンズに対向して位置している太陽電池パネル５０と、第１軸方向ｄ１に配列されて単位レンズ３０に対向して位置している光学機能面１２と、を有している。そして、光学機能面１２は、本体部４０の法線方向ｎｄにおいて、単位レンズ３０と太陽電池パネル５０との間に位置し、且つ、本体部４０のシート面に対して傾斜している。とりわけ、光学機能面１２は、単位レンズ３０の光軸ｏｄに直交する方向に対して傾斜している。その一方で、太陽電池パネル５０は、単位レンズ３０の光軸ｏｄに直交する方向に広がっている。
As described above, the
このような太陽電池複合体１０では、図４によく示されているように、傾斜した光学機能面１２が、当該光学機能面１２の正面方向から向かってくる光Ｌ４２、Ｌ４３、Ｌ４４を効率的に受光することが可能となる。図４に示す例では、光学機能面１２が単位レンズ３０の光軸ｏｄに対して第１軸方向ｄ１における一側に傾斜しているため、当該光軸ｏｄに対して第１軸方向ｄ１における他側に傾斜した方向からレンズ面３１に入射する光Ｌ４２、Ｌ４３、Ｌ４４、を効率的に受光することが可能となる。とりわけ、図４に示すように、光軸ｏｄに対して第１軸方向ｄ１における他側に大きく傾斜した方向からレンズ面３１に入射する光Ｌ４４も、レンズ面３１の集光作用によって、入射した単位レンズ３０に対向する光学機能面１２にて受光されるようになる。仮に、複数の光学機能面１２が本体部４０の第２主面４０ｂ上に、本体部４０のシート面に平行となるように並べられていた場合、このような光Ｌ４４は、図４に点線で示すように、入射した単位レンズ３０と隣り合う単位レンズ３０に対向する光学機能面に入射してしまい、意図された光学機能が発現されなくおそれがある。すなわち、光学機能面１２を本体部４０のシート面に対して傾斜させることにより、光学機能面１２が観察される視野角となる第２角度範囲ＡＲ２を、言い換えると、光学機能面１２からの光の出射方向の角度範囲である第２角度範囲ＡＲ２を、高い自由度で調整することができる。
In such a
一方、光学機能面１２に対してなす角度がより小さい方向から本体部４０内を進行する光Ｌ５２、Ｌ５３、Ｌ５４ほど、光学機能面１２に受光され難い。このことから、傾斜した光学機能面１２に遮られずに光透過領域６０を有効に通過する光Ｌ５２、Ｌ５３、Ｌ５４は、図５に示すように、光学機能面１２で効率的に受光される光Ｌ４２、Ｌ４３、Ｌ４４（図４参照）とは逆側に傾斜した光Ｌ５２、Ｌ５３、Ｌ５４となる。つまり、第１軸方向ｄ１において他側に進みながら単位レンズ３０へ入射する光、図示する例では、鉛直方向における下方に進みながら単位レンズ３０へ入射する光Ｌ５２、Ｌ５３、Ｌ５４が、光透過領域６０を通過して太陽電池パネル５０に導かれ易くなる。
On the other hand, the light L52, L53, and L54 traveling in the
ただし、第１軸方向ｄ１において他側に進みながら単位レンズ３０へ入射する光Ｌ５５であっても、本体部４０の法線方向ｎｄに対してなす角度が極めて大きい場合、単位レンズ３０にて屈折されて、当該単位レンズ３０と隣り合う単位レンズ３０に対面する光学機能面１２に、太陽電池パネル５０側から向かっていく場合もある。上述のように、本実施の形態では、このような光Ｌ５５をも太陽電池パネル５０に導くことを可能にするため、光学機能面１２と背合わせにして反射面１５が設けられている。このため、図５に示すように、本体部４０の法線方向ｎｄに対して第１軸方向ｄ１における一側に極めて大きく傾斜した方向から光透過領域６０に進入した光Ｌ５５が、当該光透過領域６０と隣り合う光学機能面１２に向かっていく場合であっても、反射面１５で反射して太陽電池パネル５０に向かっていくことができる。したがって、反射面１５を設けることにより、太陽電池パネル５０に導かれるようになる太陽電池複合体１０への入射方向の角度範囲である第１角度範囲ＡＲ１をさらに広角化することができる。
However, even if the light L55 entering the
さらに、光学機能面１２に対してなす角度が小さい方向から本体部４０内を進行する光Ｌ５２、Ｌ５３、Ｌ５４は、光透過領域６０を通過して、本体部４０の出射面４１から、太陽電池パネル５０に向かっていく。上述のように、本体部４０の出射面４１は、本体部４０のシート面に対して光学機能面１２とは逆側に傾斜している。この場合、図４によく示されているように、光学機能面１２に対してなす角度が小さい方向から光透過領域６０を通過する光Ｌ５２、Ｌ５３、Ｌ５４は、出射面４１の正面方向から当該出射面４１に向かってくるようになる。したがって、本体部４０の出射面４１が本体部４０のシート面に平行となっている場合と比べて、光透過領域６０を通過する光Ｌ５２、Ｌ５３、Ｌ５４は、出射面４１の法線方向に対して小さい角度をなして当該出射面４１に入射する。したがって、本体部４０の出射面４１が本体部４０のシート面に平行となっている場合と比べて、出射面４１と空気層との界面における反射損失を効果的に低減させることができる。
Furthermore, the light L52, L53, and L54 traveling in the
以上のように本実施の形態によれば、第１軸方向ｄ１に配列された複数の単位レンズ３０と、複数の単位レンズ３０が配置されたシート状の本体部４０と、本体部４０を基準として単位レンズ３０とは反対側に設けられた太陽電池パネル５０と、を備え、複数の光学機能面１２が、各々が対応する単位レンズ３０と太陽電池パネル５０との間に位置するようにして、第１軸方向ｄ１に配列され、単位レンズ３０は、或る方向から入射した光を、隣り合う２つの光学機能面１２の間の領域６０を介して太陽電池パネル５０に導き、前記或る方向とは異なる別の方向から入射した光を、光学機能面１２に導き、前記或る方向から単位レンズ３０に入射し太陽電池パネル５０に向かう光が本体部４０から出射する出射面４１が、単位レンズ３０の光軸ｏｄに垂直な面に対して傾斜している。このような太陽電池複合体１０によれば、時間帯や季節に応じて入射方向が変動する外光Ｌ２２、Ｌ２３、Ｌ５２〜Ｌ５４は、或る角度範囲ＡＲ１内の方向から単位レンズ３０に入射し、隣り合う２つの光学機能面１２の間に位置する光透過領域６０を通過するように集められる。光透過領域６０を通過した光Ｌ２２、Ｌ２３、Ｌ５２〜Ｌ５４は、本体部４０の出射面４１から、太陽電池パネル５０に向かっていく。上述のように、本体部４０の出射面４１は本体部４０のシート面に対して傾斜している。この場合、光透過領域６０を通過する光Ｌ２２、Ｌ２３、Ｌ５２〜Ｌ５４が、出射面４１の法線方向に対してなす角度が小さくなるように、本体部４０の出射面４１の角度を決定することで、出射面４１にて規定される界面における反射損失を効果的に低減させることができる。これにより、外光Ｌ２２、Ｌ２３、Ｌ５２〜Ｌ５４の入射方向が変動しても、多くの外光を太陽電池パネル５０に導くことができる。また、太陽電池パネル５０の入光面５０ａが外部に露出していないため、太陽電池パネル５０を目立たなくさせることができる。これらのことから、本実施の形態によれば、周囲の環境との調和を図ると共に、外光の入射方向が変化しても安定して発電可能な太陽電池複合体１０が提供される。
As described above, according to the present embodiment, the plurality of
加えて、或る角度範囲ＡＲ１とは異なる別の角度範囲ＡＲ２内の方向から単位レンズ３０に入射する光Ｌ２４、Ｌ４２〜Ｌ４４は、光学機能面１２に集められる。これにより、光学機能面１２が、第２角度範囲ＡＲ２から太陽電池複合体１０へ入射する光に対して、或いは、第２角度範囲ＡＲ２へ向けて太陽電池複合体１０から出射する光に対して何らかの光学機能を有効に発揮することができる。
In addition, light L24 and L42 to L44 incident on the
また、本実施の形態によれば、各光学機能面１２は、本体部４０のシート面に対して傾斜している。このような形態によれば、傾斜した光学機能面１２の正面方向から単位レンズ３０に入射する光Ｌ２４、Ｌ４２〜Ｌ４４が、光学機能面１２にて効率的に受光され易くなる。一方、傾斜した光学機能面１２に遮られずに光透過領域６０を有効に通過する光Ｌ２２、Ｌ２３、Ｌ５２〜Ｌ５４は、光学機能面１２に受光され易い光Ｌ２４、Ｌ４２〜Ｌ４４とは逆側に傾斜した方向から単位レンズ３０に入射する光Ｌ２２、Ｌ５２〜Ｌ５４となる。このように、光学機能面１２を本体部４０のシート面に対して傾斜させることにより、太陽電池パネル５０による発電が行われる方向の角度範囲である第１角度範囲ＡＲ１及び光学機能面１２による光学機能が発現される第２角度範囲ＡＲ２を効果的に広角化させることができる。また、光学機能面１２を本体部４０に対して傾斜させる角度を調整することにより、第１角度範囲ＡＲ１および第２角度範囲ＡＲ２を、高い自由度で調整することが可能となる。このような第１角度範囲ＡＲ１及び第２角度範囲ＡＲ２の調整又は広角化は、一般的に高価となる高屈折率材料を単位レンズ３０に用いることを必要とせず、単位レンズ３０に通常用いられる材料を使用すればよい。すなわち、材料面からのコスト上昇を来すことなく、第１角度範囲ＡＲ１及び第２角度範囲ＡＲ２の調整又は広角化を行うことができる。とりわけ、広い第１角度範囲ＡＲ１内の方向から光透過領域６０を通過するように太陽光が集められるため、時間帯や季節に応じて入射方向が変化しても、多くの太陽光を太陽電池パネル５０に導いて発電させることができる。
Further, according to the present embodiment, each
また、本実施の形態では、図２に示すように、各光学機能面１２の第１軸方向ｄ１において一側に位置する一端部１２ａは、当該光学機能面１２に対応する単位レンズ３０の先端部３２ａよりも第１軸方向ｄ１において一側に位置し、各光学機能面１２は、第１軸方向ｄ１において一側に位置する一端部１２ａが、第１軸方向ｄ１において他側に位置する他端部１２ｂよりも、本体部４０の法線方向において単位レンズ３０に近接するように、当該本体部４０のシート面に対して傾斜している。光学機能面１２は、当該光学機能面１２の正面方向からくる光Ｌ２４、Ｌ４２〜Ｌ４４を受光し易いことから、本体部４０の法線方向ｎｄに対して第１軸方向ｄ１における他側に傾斜した方向から単位レンズ３０に入射する光Ｌ２４、Ｌ４２〜Ｌ４４を受光し易い。言い換えると、光学機能面１２から出射される光は、本体部４０の法線方向ｎｄに対して第１軸方向ｄ１における他側に傾斜した方向へ向かって単位レンズ３０から出射しやすくなる。一方、本体部４０の法線方向ｎｄに対して第１軸方向ｄ１における一側に傾斜した方向からの光Ｌ２２、Ｌ２３、Ｌ５２〜Ｌ５４は、光学機能面１２となす角度が小さい方向から本体部４０内を進行するため、光学機能面１２に遮られ難い。この光学機能面１２に遮られ難い、本体部４０の法線方向ｎｄに対して第１軸方向ｄ１における一側に傾斜した方向からの光、言い換えると第１軸方向ｄ１において他側に進みながら太陽電池複合体１０へ入射する光Ｌ２２、Ｌ２３、Ｌ５２〜Ｌ５４は、光透過領域６０を透過して太陽電池パネル５０にて受光され易くなる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the one
つまり、上記の形態によれば、太陽電池パネル５０の発電機能が発揮されるようになる方向の角度範囲である第１角度範囲ＡＲ１と、光学機能面１２からの光学機能が発現されるようになる方向の角度範囲である第２角度範囲ＡＲ２とが、本体部４０の法線方向ｎｄを基準として区分けされやすくなる。言い換えると、第１角度範囲ＡＲ１と第２角度範囲ＡＲ２とが、重なり合いにくくなる。これにより、第１角度範囲ＡＲ１及び第２角度範囲ＡＲ２をそれぞれ有効に広角化させることができる。
That is, according to the above embodiment, the first angular range AR1 that is the angular range in the direction in which the power generation function of the
このように第１角度範囲ＡＲ１と第２角度範囲ＡＲ２との重なり合いが少なくなれば、さらには第１角度範囲ＡＲ１と第２角度範囲ＡＲ２とを切り分けることが可能となれば、太陽電池パネル５０の発電機能および光学機能面１２からの光学機能が、互いに悪影響を及ぼすことなく、より有効に発揮されるようになる。本実施の形態においては、光学機能面１２に付与された表示対象１３を観察している際に、光透過領域６０を介して太陽電池パネル５０が表示対象１３とともに観察されることを効果的に防止することが可能となる。この場合、表示対象１３の視認性や表示対象１３の意匠性を改善することができる。
If the overlap between the first angle range AR1 and the second angle range AR2 is reduced in this way, and if the first angle range AR1 and the second angle range AR2 can be further separated, the
とりわけ、本実施の形態による太陽電池複合体１０では、光透過領域６０から太陽電池パネル５０に導かれるようになる太陽電池複合体１０への入射方向の角度範囲である第１角度範囲ＡＲ１を鉛直方向における上側に傾斜した方向に設定し、光学機能面１２からの光学機能が発現されるようになる第２角度範囲ＡＲ２を鉛直方向における下側に傾斜した方向に設定している。この場合、典型的な利用として想定される表示板としての用途において太陽電池複合体１０を目線よりも高い位置に設置する場合に好適である。観察者は、鉛直方向における上側に見上げながら太陽電池複合体１０を観察するため、第２角度範囲ＡＲ２から光学機能面１２に付与された表示対象１３を観察することができる。一方、太陽光は、時間帯や季節に応じて入射方向が変化するが、鉛直方向における下側に傾斜した方向に進みながら単位レンズ３０に入射する。このため、太陽光は、時間帯や季節に応じて入射方向が変化しても、第１角度範囲ＡＲ１からレンズ面３１に入射して本体部４０の出射面４１から太陽電池パネル５０に向かうことができる。したがって、このような形態によれば、太陽光での発電および表示対象１３の表示を効果的に両立させることができる。
In particular, in the
とりわけ、本実施の形態によれば、光学機能面１２は、表示対象１３を表示するための表示面である。上述のように、本実施の形態によれば、広い第２角度範囲ＡＲ２内で、光学機能面１２からの光学機能が発揮されるようになるため、広い視野角から安定して光学機能面１２に付与された表示対象１３を観察することができる。したがって、観察者は、優れた視認性で表示対象１３を観察することができ、且つ、優れた意匠性で表示対象１３を表示することができる。
In particular, according to the present embodiment, the
また、本実施の形態によれば、光学機能面１２と出射面４１とは、本体部４０のシート面に対して逆側に傾斜している。具体的には、各光学機能面１２は、一端部１２ａが他端部１２ｂよりも本体部４０の法線方向ｎｄにおいて単位レンズ３０に近接するように、本体部４０のシート面に対して傾斜し、各出射面４１は、光学機能面１２とは逆に、一端部４１ａが他端部４１ｂよりも本体部４０の法線方向ｎｄにおいて単位レンズ３０から離間するように、本体部４０のシート面に対して傾斜している。上述のように、第１角度範囲ＡＲ１内となる光学機能面１２に対してなす角度が小さい方向から本体部４０内を進行する光Ｌ２２、Ｌ２３、Ｌ５２〜Ｌ５４が、光透過領域６０を通過して、本体部４０の出射面４１から太陽電池パネル５０に向かっていく。この場合、光学機能面１２に対してなす角度が小さい方向から本体部４０内を進行する光Ｌ２２、Ｌ２３、Ｌ５２〜Ｌ５４は、出射面４１の正面方向から当該出射面４１に入射するため、出射面４１の法線方向に対してなす角度があまり大きくならない。この結果、出射面４１から太陽電池パネル５０に向かう光Ｌ２２、Ｌ２３、Ｌ５２〜Ｌ５４の当該出射面４１への入射角度を小さくすることができ、出射面４１での界面における反射損失を効果的に低減させることができる。
Further, according to the present embodiment, the
ところで、太陽電池パネル５０は、当該太陽電池パネル５０の一部にしか太陽光が照射されない場合、太陽電池パネル５０の照射されない部分が抵抗となり、当該太陽電池パネル５０の出力を大きく低減させてしまう、という特性をもつ。従来の特許文献２に記載の太陽電池複合体では、時間帯や季節に応じて太陽光の入射方向が変動してしまうと、各太陽電池パネルに部分的にしか太陽光が到達しない場合が多く、太陽電池パネル５０の出力が安定しない、という問題も抱えていた。一方、本実施の形態によれば、主切断面において、太陽電池パネル５０は、単位レンズ３０の光軸ｏｄに沿って入射する平行光束Ｌ２１が収束する焦点ｆｐよりも、単位レンズ３０から離間した位置に配置され、且つ、本体部４０の出射面４１から離間している。このような形態によれば、光透過領域６０を通過するように集められた光束Ｌ２２、Ｌ２３、Ｌ５２〜Ｌ５４は、集光領域にて集光された後に拡がった状態で太陽電池パネル５０に到達する。このため、第１角度範囲ＡＲ１から太陽電池複合体１０に入射した光束Ｌ２２、Ｌ２３、Ｌ５２〜Ｌ５４は、太陽電池パネル５０の広い領域に到達することができる。これにより、太陽電池パネル５０の照射されない部分を減らすことができ、太陽電池パネル５０の出力の低減を抑制することができる。
By the way, in the
とりわけ、実施の形態によれば、主切断面において、第１角度範囲ＡＲ１内の或る方向から１つの単位レンズ３０に入射した平行光束Ｌ２２の、当該太陽電池パネル５０への入射領域Ｓ１が、当該１つの単位レンズ３０に隣り合う他の１つの単位レンズ３０に、前記或る方向から入射した平行光束Ｌ２３の、当該太陽電池パネル５０への入射領域Ｓ２と重なるように、太陽電池パネル５０が配置されている。このような形態によれば、少なくとも、第１角度範囲ＡＲ１内の或る方向から平行光束Ｌ２１、Ｌ２２が入射したときに、一の単位レンズ３０に入射する平行光束Ｌ２２の太陽電池パネル５０への入射領域Ｓ１と、当該一の単位レンズ３０に隣り合う他の単位レンズ３０に入射する平行光束Ｌ２３の太陽電池パネル５０への入射領域Ｓ２と、が重なる。このため、少なくとも第１角度範囲ＡＲ１内の或る方向から太陽電池複合体１０に平行光束Ｌ２２、Ｌ２３が入射したときに、受光する太陽電池パネル５０の略全領域を照射することができ、太陽電池パネル５０の出力の低減を極めて効果的に抑制することができる。
In particular, according to the embodiment, the incident area S1 of the parallel light beam L22 incident on one
また、本実施の形態によれば、第１軸方向ｄ１に配列された複数の反射面１５を、さらに備え、反射面１５は、光学機能面１２と重ねられるようにして配置され、光学機能面１２が、単位レンズ３０の側を向き、反射面１５が、太陽電池パネル５０の側を向いている。このような形態によれば、本体部４０の法線方向ｎｄに対して第１軸方向ｄ１における一側に極めて大きく傾斜した方向から光透過領域６０に進入した光Ｌ５５が、当該光透過領域６０と隣り合う光学機能面１２に向かっていく場合であっても、反射面１５で反射して太陽電池パネル５０に向かっていくことができる。したがって、反射面１５を設けることにより、太陽電池パネル５０に導かれるようになる太陽電池複合体１０への入射方向の角度範囲である第１角度範囲ＡＲ１をさらに広角化し、より多くの光を太陽電池パネル５０に集めることができる。
In addition, according to the present embodiment, a plurality of reflecting
さらに、本実施の形態によれば、複数の単位レンズ３０は、第１軸方向ｄ１に互いから離間して配置され、第１軸方向ｄ１に隣り合う二つの単位レンズ３０の間に、単位レンズ３０とともに太陽電池複合体１０の表面１０ａをなす接続面３８が設けられている。接続面３８を設けることによって、法線方向ｎｄに対して大きく傾斜した方向に進む光に対する隣接レンズの「けられ」を少なくすることができる。
Furthermore, according to the present embodiment, the plurality of
とりわけ本実施の形態において、接続面３８は、太陽電池複合体１０のパネル面に沿って延びている。また、光学機能面１２は、太陽電池複合体１０のパネル面に沿って接続面３８からずれて配置されている。このような形態によれば、図４に示すように、接続面３８を介して太陽電池複合体１０に入射する光Ｌ４５が、光透過領域６０を通過し得る。したがって、これらの光Ｌ２５も、太陽電池パネル５０での発電に利用することが可能となる。
In particular, in the present embodiment, the
≪変形例≫
なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いるとともに、重複する説明を省略する。
≪Modification≫
Note that various modifications can be made to the above-described embodiment. Hereinafter, an example of modification will be described with reference to the drawings. In the following description and the drawings used in the following description, the same reference numerals as those used for the corresponding parts in the above-described embodiment are used for parts that can be configured in the same manner as in the above-described embodiment, and overlapping Description to be omitted is omitted.
上述した実施の形態では、図２に示すように、太陽電池複合体の主切断面において、光学機能面１２の第１軸方向ｄ１における他側（下側）に位置する他端部１２ｂが、本体部４０の法線方向ｎｄに進む平行光束Ｌ２１が単位レンズ３０に入射した際における単位レンズ３０の焦点位置ｆｐ上に位置していた。しかしながら、光学機能面１２の他端部１２ｂの配置は、このような例に限定されない。図１０及び図１１に、光学機能面１２の他端部１２ｂの配置例を示す。図１０及び図１１に示す例では、光学機能面１２の他端部１２ｂは、本体部４０の法線方向ｎｄに進む平行光束Ｌ１２１、Ｌ１３１が単位レンズ３０に入射した際における単位レンズ３０の焦点位置ｆｐ上からずれて配置されている。
In the above-described embodiment, as shown in FIG. 2, the
このうち、図１０に示された例では、光学機能面１２の他端部１２ｂは、対応する単位レンズ３０の焦点ｆｐよりも第１軸方向ｄ１において他側に位置している。さらに、光学機能面１２の他端部１２ｂは、多数の単位レンズ３０の焦点ｆｐによって画成される仮想面上に位置している。このような形態によれば、本体部４０の法線方向ｎｄよりも第１軸方向ｄ１における一側（上側）に傾斜した方向Ｄ１２２を中心として、第１角度範囲ＡＲ１と第２角度範囲ＡＲ２とが切り分けられるようになる。この場合、例えば、典型的な利用として想定される表示板としての用途において太陽電池複合体１０を目線に対してあまり高くない位置に設置する際に好適である。すなわち、観察者が、水平方向に対してなす角度が小さい方向Ｄ１２１から、あるいは、鉛直方向における上側に傾斜した方向Ｄ１２４に向かって、太陽電池複合体１０を観察した場合、光学機能面１２に付与された表示対象１３を観察することができる。一方、鉛直方向における下側に傾斜した方向に進んでレンズ面３１に入射する太陽光Ｌ１２３は、光透過領域６０を通過して太陽電池パネル５０に向かっていくことができる。したがって、このような形態によれば、太陽電池パネル５０で太陽光を充分に受光しながら、光学機能面１２に付与された表示対象１３を、目線と同じか目線よりも上に、優れた視認性で観察することができる。
Among these, in the example shown in FIG. 10, the
一方、図１１に示された例では、光学機能面１２の他端部１２ｂは、対応する単位レンズ３０の焦点ｆｐよりも第１軸方向ｄ１において一側に位置している。さらに、光学機能面１２の他端部１２ｂは、多数の単位レンズ３０の焦点ｆｐによって画成される仮想面上に位置している。このような形態によれば、本体部４０の法線方向ｎｄよりも第１軸方向ｄ１における他側（下側）に傾斜した方向Ｄ１３４を中心として、第１角度範囲ＡＲ１と第２角度範囲ＡＲ２とが切り分けられるようになる。この場合、例えば、典型的な利用として想定される表示板としての用途において、太陽電池複合体１０を目線よりも比較的高い位置に設置する際に好適である。すなわち、観察者は、鉛直方向における上側に見上げながら太陽電池複合体１０を観察することになるため、鉛直方向における上側に傾斜した方向Ｄ１３５に見上げて光学機能面１２に付与された表示対象１３を観察することができる。一方、水平方向に対してなす角度が小さい方向から、あるいは、鉛直方向における下側に傾斜した方向に進んで太陽電池複合体１０に入射する太陽光Ｌ１３１、Ｌ１３３は、光透過領域６０を通過して太陽電池パネル５０に向かうことができる。したがって、このような形態によれば、光学機能面１２に付与された表示対象１３を、十分な視認性で仰ぎ見ることを可能にしながら、太陽電池パネル５０で極めて多くの太陽光を受光することができる。
On the other hand, in the example shown in FIG. 11, the
また、図２、図１１及び図１２に示す例では、太陽電池複合体の主切断面において、光学機能面１２の他端部１２ｂが、多数の単位レンズ３０の焦点ｆｐによって画成される仮想面上に位置した例を示したが、このような例に限定されない。光学機能面１２の他端部１２ｂは、多数の単位レンズ３０の焦点ｆｐによって画成される仮想面上からずれて配置されていてもよい。とりわけ、光学機能面１２の他端部１２ｂは、多数の単位レンズ３０の焦点ｆｐによって画成される仮想面上、あるいは、当該仮想面よりも単位レンズ３０に近接した位置に配置されている場合、一端部１２ａ付近の表示と他端部１２ｂ付近の表示とが観察する角度によって反転して見えるおそれを防ぐことができる。
In the example shown in FIGS. 2, 11, and 12, the
≪第２の実施の形態≫
次に、図１２〜図１４を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。図１２は、太陽電池複合体１０を示す縦断面図であり、図１３及び図１４は、太陽電池複合体１０が発現する光学機能を説明するため図である。図１２〜図１４を参照して説明する第２の実施の形態は、光学機能面１２の配置が異なるが、その他の構成は、第１の実施形態およびその変形例と同様に構成することができる。第２の実施の形態に関する以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した第１の実施の形態およびその変形例と同様に構成され得る部分について、上述の第１の実施の形態およびその変形例における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。
<< Second Embodiment >>
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 12 is a longitudinal sectional view showing the
図１２に示すように、本実施の形態の複数の光学機能面１２は、本体部４０の第２主面４０ｂに重ねられている。光学機能面１２は、単位レンズ３０の配列方向である第１軸方向ｄ１に沿って配列されている。各光学機能面１２は、当該光学機能面１２が対応する一つの単位レンズ３０に対向して位置している。図１２に示すように、各光学機能面１２は、対応する単位レンズ３０と法線方向ｎｄに沿って少なくとも部分的に対面するようにして、配置されている。本実施の形態では、光学機能面１２は、単位レンズ３０と同様に、配列方向である第１軸方向ｄ１と交差する方向、より厳密には、第１軸方向ｄ１と直交する第２軸方向ｄ２に直線状に延びている。
As shown in FIG. 12, the plurality of optical
各光学機能面１２は、本体部４０のシート面に沿って配置されている。すなわち、各光学機能面１２は、本体部４０の法線方向ｎｄ、言い換えると、対応する単位レンズ３０の光軸ｏｄに対して直交している。本実施の形態では、各光学機能面１２は、単位レンズ３０の光軸ｏｄよりも第１軸方向ｄ１における一側に位置している。加えて、光学機能面１２は、レンズ部２５に含まれる多数の単位レンズ３０の焦点ｆｐによって画成される仮想面上に位置している。
Each
図１２に示された採光パネルの主切断面において、光学機能面１２の第１軸方向ｄ１における一側の端部である一端部１２ａは、当該光学機能面１２に対応する単位レンズ３０のレンズ面３１の第１軸方向ｄ１における一側の基端部３２ｂと、第１軸方向ｄ１において同一位置に位置している。また、図１２に示された採光パネルの主切断面において、光学機能面１２の第１軸方向ｄ１における他側（下側）に位置する他端部１２ｂは、本体部４０の法線方向ｎｄに進む平行光束Ｌ２２１が単位レンズ３０に入射した際における単位レンズ３０の焦点位置ｆｐ上に位置している。言い換えると、光学機能面１２の他端部１２ｂは、単位レンズ３０の光軸ｏｄ上に位置している。このような太陽電池複合体１０によれば、本体部４０の法線方向ｎｄを境界として、第１角度範囲ＡＲ１と第２角度範囲ＡＲ２とを切り分けることが可能となる。
In the main cut surface of the daylighting panel shown in FIG. 12, one
また、図１２に示すように、各隣り合う２つの光学機能面１２の間に光透過領域６０が位置している。本実施の形態では、光透過領域６０は、隣り合う２つの光学機能面１２の間に位置する本体部４０の部分によって構成されている。複数の光学機能面１２と複数の光透過領域６０とは、第１軸方向ｄ１に沿って交互に並べて配列されている。本実施の形態では、各光透過領域６０は、対応する単位レンズ３０と法線方向ｎｄに沿って少なくとも部分的に対面している。さらに、光透過領域６０は、光学機能面１２に対応して、単位レンズ３０の配列方向である第１軸方向ｄ１と交差する方向、より厳密には、第１軸方向ｄ１と直交する第２軸方向ｄ２に直線状に延びている。
Further, as shown in FIG. 12, a
図１２に示すように、第１角度範囲ＡＲ１から単位レンズ３０へ入射した光Ｌ２２２は、光透過領域６０を透過して、本体部４０の第２主面４０ｂの出射面４１から、太陽電池パネル５０に向かっていく。複数の出射面４１は、隣り合う２つの光学機能面１２の間となる領域に位置している。したがって、複数の出射面４１と複数の光学機能面１２とが、単位レンズ３０の配列方向である第１軸方向ｄ１に交互に配列されている。各出射面４１は、本体部４０のシート面に対して傾斜し、単位レンズ３０の光軸ｏｄに平行な方向に対しても傾斜している。すなわち、各出射面４１は、本体部４０のシート面及び単位レンズ３０の光軸ｏｄのいずれとも非平行になっている。
As shown in FIG. 12, the light L222 that has entered the
また、図１２に示すように、各出射面４１は、当該光学機能面１２に対応する一つの単位レンズ３０に対向して位置している。本実施の形態では、各出射面４１は、対応する単位レンズ３０と法線方向ｎｄに沿って少なくとも部分的に対面している。さらに、各出射面４１は、光学機能面１２に対応して、単位レンズ３０の配列方向である第１軸方向ｄ１と交差する方向、より厳密には、第１軸方向ｄ１と直交する第２軸方向ｄ２に直線状に延びている。
Further, as shown in FIG. 12, each
図示された実施の形態では、図１２に示された太陽電池複合体の主切断面において、各出射面４１の一端部４１ａは、当該出射面４１に対応する単位レンズ３０の先端部３２ａ及び光学機能面１２の他端部１２ｂと、第１軸方向ｄ１において同一位置に位置している。すなわち、図１２に示された太陽電池複合体の主切断面において、各出射面４１の一端部４１ａは、当該出射面４１に対応する単位レンズ３０の光軸ｏｄ上に位置している。また、太陽電池複合体の主切断面において、各出射面４１の他端部４１ｂは、当該出射面４１に対応する単位レンズ３０の他側で隣り合う単位レンズ３０の基端部３２ｂ及び光学機能面１２の一端部１２ａと、第１軸方向ｄ１において同一位置に位置している。
In the illustrated embodiment, in the main cut surface of the solar cell complex shown in FIG. 12, the one
また、本体部４０の第２主面４０ｂは、複数の出射面４１に加えて、隣り合う２つの出射面４１の間を接続する接続面４２を含んでいる。図示する例では、各接続面４２は、対応する光学機能面１２に隣接する部分４２ａと、対応する単位レンズ３０の光軸ｏｄ上に位置する部分４２ｂと、により構成されている。
The second
次に、主として、図１３及び図１４を参照しながら、本実施の形態の太陽電池複合体１０の作用について説明する。
Next, the operation of the
上述のように、各光学機能面１２は、対応する単位レンズ３０の光軸ｏｄよりも第１軸方向ｄ１における一側に位置し、且つ、レンズ部２５に含まれる多数の単位レンズ３０の焦点ｆｐによって画成される仮想面上に位置している。この場合、図１３に示すように、本体部４０の法線方向ｎｄに対して他側に傾斜した方向から単位レンズ３０に入射する光Ｌ２４２、Ｌ２４３、Ｌ２４４は、レンズ面３１の集光作用によって、単位レンズ３０の光軸ｏｄよりも第１軸方向ｄ１における一側に位置する光学機能面１２に集められる。図１３から理解されるように、法線方向ｎｄに対して他側に傾斜した方向から単位レンズ３０に入射する光Ｌ２４２、Ｌ２４３、Ｌ２４４は、より焦点ｆｐに接近した経路を通るように単位レンズ３０にて集光される。この場合、光学機能面１２からの光学機能が発現されるようになる角度範囲である第２角度範囲ＡＲ２が、単位レンズ３０が設けられていない場合よりもより広い範囲となる。
As described above, each optical
一方、本体部４０の法線方向ｎｄに対して一側に傾斜した方向から単位レンズ３０に入射する光Ｌ２５２、Ｌ２５３、Ｌ２５４は、レンズ面３１の集光作用によって、単位レンズ３０の光軸ｏｄよりも第１軸方向ｄ１における他側に位置する光透過領域６０を通過するように集められる。図１４から理解されるように、法線方向ｎｄに対して一側に傾斜した方向から単位レンズ３０に入射する光Ｌ２５２、Ｌ２５３、Ｌ２５４は、より焦点ｆｐに接近した経路を通るように単位レンズ３０にて集光される。この場合、単位レンズ３０が設けられていない場合よりも広い範囲となる第１角度範囲ＡＲ１から太陽電池複合体１０に入射する光Ｌ２５４を、光透過領域６０から太陽電池パネル５０に導くことができる。
On the other hand, the light L252, L253, and L254 incident on the
さらに、法線方向ｎｄに対して一側に傾斜した方向から単位レンズ３０に入射した光Ｌ５２、Ｌ５３、Ｌ５４は、光透過領域６０を通過して、本体部４０の出射面４１から、太陽電池パネル５０に向かっていく。上述のように、本体部４０の出射面４１は、一端部４１ａが他端部４１ｂよりも、本体部４０の法線方向ｎｄにおいて単位レンズ３０から離間するように、本体部４０のシート面に対して傾斜している。この場合、本体部４０の出射面４１が本体部４０のシート面に平行となっている場合と比べて、法線方向ｎｄに対して一側に傾斜した方向から本体部４０内を進行する光Ｌ５２、Ｌ５３、Ｌ５４は、出射面４１の法線方向に対して小さい角度をなして当該出射面４１に入射する。したがって、本体部４０の出射面４１が本体部４０のシート面に平行となっている場合と比べて、出射面４１と空気層との界面における反射損失を効果的に低減させることができる。
Furthermore, the light L52, L53, and L54 incident on the
以上のように本実施の形態によれば、第１軸方向ｄ１に配列された複数の単位レンズ３０と、複数の単位レンズ３０が配置されたシート状の本体部４０と、本体部４０を基準として単位レンズ３０とは反対側に設けられた太陽電池パネル５０と、を備え、複数の光学機能面１２が、各々が対応する単位レンズ３０と太陽電池パネル５０との間に位置するようにして、第１軸方向ｄ１に配列され、単位レンズ３０は、或る方向から入射した光を、隣り合う２つの光学機能面１２の間の領域６０を介して太陽電池パネル５０に導き、前記或る方向とは異なる別の方向から入射した光を、光学機能面１２に導き、前記或る方向から単位レンズ３０に入射し太陽電池パネル５０に向かう光が本体部４０から出射する出射面４１が、本体部４０のシート面に対して傾斜している。このような太陽電池複合体１０によれば、時間帯や季節に応じて入射方向が変動する外光Ｌ２２２、Ｌ２５２〜Ｌ２５４が、或る角度範囲ＡＲ１内の方向から単位レンズ３０に入射し、隣り合う２つの光学機能面１２の間に位置する光透過領域６０を通過するように集められる。光透過領域６０を通過した光Ｌ２２２、Ｌ２５２〜Ｌ２５４は、本体部４０の出射面４１から、太陽電池パネル５０に向かっていく。上述のように、本体部４０の出射面４１は本体部４０のシート面に対して傾斜している。この場合、光透過領域６０を通過する光Ｌ２２２、Ｌ２５２〜Ｌ２５４が出射面４１の法線方向に対してなす角度が小さくなるように、本体部４０の出射面４１の角度を決定することで、出射面４１にて規定される界面における反射損失を効果的に低減させることができる。これにより、外光Ｌ２２２、Ｌ２５２〜Ｌ２５４の入射方向が変動しても、多くの外光を太陽電池パネル５０に導くことができる。また、太陽電池パネル５０の入光面５０ａが外部に露出していないため、太陽電池パネル５０を目立たなくさせることができる。これらのことから、本実施の形態によれば、周囲の環境との調和を図ると共に、外光の入射方向が変化しても安定して発電可能な太陽電池複合体１０が提供される。
As described above, according to the present embodiment, the plurality of
加えて、或る角度範囲ＡＲ１とは異なる別の角度範囲ＡＲ２内の方向から単位レンズ３０に入射する光Ｌ２２４、Ｌ２４２〜Ｌ２４４は、光学機能面１２に集められる。これにより、光学機能面１２が、第２角度範囲ＡＲ２から太陽電池複合体１０へ入射する光に対して、或いは、第２角度範囲ＡＲ２へ向けて太陽電池複合体１０から出射する光に対して何らかの光学機能を発揮することができる。
In addition, light L224, L242 to L244 incident on the
なお、以上において上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。 In addition, although the some modification with respect to embodiment mentioned above was demonstrated above, naturally, it is also possible to apply combining several modifications suitably.
１０ 太陽電池複合体
１０ａ 表面
１２ 光学機能面
１２ａ 一端部
１２ｂ 他端部
１３ 表示対象
１５ 反射面
２０ 光制御シート
２５ レンズ部
３０ 単位レンズ
３１ レンズ面
３２ａ 先端部
３２ｂ 基端部
３８ 接続面
４０ 本体部
４１ 出射面
４１ａ 一端部
４１ｂ 他端部
４２ 接続面
５０ 太陽電池パネル
５０ａ 入光面
６０ 光透過領域
ｄ１ 第１軸方向
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記複数の単位レンズが配置されたシート状の本体部と、
前記本体部を基準として前記単位レンズとは反対側に設けられた太陽電池パネルと、
を備え、
複数の光学機能面が、各々が対応する単位レンズと前記太陽電池パネルとの間に位置するようにして、前記一軸方向に配列され、
前記単位レンズは、或る方向から入射した光を、隣り合う２つの前記光学機能面の間の領域を介して前記太陽電池パネルに導き、前記或る方向とは異なる別の方向から入射した光を、前記光学機能面に導き、
前記或る方向から前記単位レンズに入射し前記太陽電池パネルに向かう光が前記本体部から出射する出射面が、前記単位レンズの光軸に垂直な面に対して傾斜しており、
前記本体部の法線方向および前記一軸方向の両方に沿った断面において、１つの前記単位レンズに前記或る方向に沿って入射した平行光束の、前記太陽電池パネルへの入射領域が、当該１つの単位レンズと隣り合う他の１つの単位レンズに前記或る方向に沿って入射した平行光束の、前記太陽電池パネルへの入射領域と重なるように、前記太陽電池パネルが配置されている、太陽電池複合体。 A plurality of unit lenses arranged in a uniaxial direction;
A sheet-like main body in which the plurality of unit lenses are disposed;
A solar cell panel provided on the opposite side of the unit lens with respect to the main body,
With
A plurality of optical functional surfaces are arranged in the uniaxial direction so that each is located between the corresponding unit lens and the solar cell panel,
The unit lens guides light incident from a certain direction to the solar cell panel via a region between two adjacent optical function surfaces, and enters light from another direction different from the certain direction. To the optical functional surface,
An exit surface from which light entering the unit lens from the certain direction and traveling toward the solar cell panel exits from the main body is inclined with respect to a plane perpendicular to the optical axis of the unit lens ,
In a cross section along both the normal direction and the uniaxial direction of the main body, the incident region of the parallel light flux incident on one unit lens along the certain direction is the solar cell panel. The solar cell panel is arranged so that the parallel luminous flux incident along the certain direction on the other unit lens adjacent to one unit lens overlaps the incident region on the solar cell panel, Battery composite.
前記反射面は、前記光学機能面と重ねられるようにして配置され、 The reflective surface is arranged so as to overlap the optical functional surface,
前記光学機能面が、前記単位レンズの側を向き、前記反射面が、前記太陽電池パネルの側を向いている、請求項１に記載の太陽電池複合体。 2. The solar cell composite according to claim 1, wherein the optical functional surface faces the unit lens, and the reflective surface faces the solar cell panel.
前記複数の単位レンズが配置されたシート状の本体部と、 A sheet-like main body in which the plurality of unit lenses are disposed;
前記本体部を基準として前記単位レンズとは反対側に設けられた太陽電池パネルと、 A solar cell panel provided on the opposite side of the unit lens with respect to the main body,
を備え、With
複数の光学機能面が、各々が対応する単位レンズと前記太陽電池パネルとの間に位置するようにして、前記一軸方向に配列され、 A plurality of optical functional surfaces are arranged in the uniaxial direction so that each is located between the corresponding unit lens and the solar cell panel,
前記単位レンズは、或る方向から入射した光を、隣り合う２つの前記光学機能面の間の領域を介して前記太陽電池パネルに導き、前記或る方向とは異なる別の方向から入射した光を、前記光学機能面に導き、 The unit lens guides light incident from a certain direction to the solar cell panel via a region between two adjacent optical function surfaces, and enters light from another direction different from the certain direction. To the optical functional surface,
前記或る方向から前記単位レンズに入射し前記太陽電池パネルに向かう光が前記本体部から出射する出射面が、前記単位レンズの光軸に垂直な面に対して傾斜しており、 An exit surface from which light entering the unit lens from the certain direction and traveling toward the solar cell panel exits from the main body is inclined with respect to a plane perpendicular to the optical axis of the unit lens,
前記一軸方向に配列された複数の反射面を、さらに備え、 A plurality of reflective surfaces arranged in the uniaxial direction;
前記反射面は、前記光学機能面と重ねられるようにして配置され、 The reflective surface is arranged so as to overlap the optical functional surface,
前記光学機能面が、前記単位レンズの側を向き、前記反射面が、前記太陽電池パネルの側を向いている、太陽電池複合体。 The solar cell composite body, wherein the optical functional surface faces the unit lens, and the reflection surface faces the solar cell panel.
各光学機能面は、前記一軸方向において一側に位置する端部が、前記一軸方向において他側に位置する端部よりも、前記本体部の法線方向において前記単位レンズに近接するように、前記本体部のシート面に対して傾斜している、請求項１〜６のいずれか一項に記載の太陽電池複合体。 The end portion located on one side in the one-axis direction of each optical function surface is located on one side in the one-axis direction from the tip of the unit lens corresponding to the optical function surface,
Each optical functional surface has an end located on one side in the uniaxial direction closer to the unit lens in the normal direction of the main body than an end located on the other side in the uniaxial direction. The solar cell composite body according to any one of claims 1 to 6 , wherein the solar cell composite body is inclined with respect to the sheet surface of the main body portion.
各光学機能面に付与された前記表示対象要素の組み合わせによって、表示対象が形成される、請求項１０に記載の太陽電池複合体。 Display target elements are given to each optical functional surface,
The solar cell composite according to claim 10 , wherein a display target is formed by a combination of the display target elements given to each optical functional surface.
前記一軸方向に隣り合う二つの単位レンズの間に、前記本体部によって形成された接続面が設けられている、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の太陽電池複合体。 The plurality of unit lenses are disposed on the main body portion apart from each other in the uniaxial direction,
The solar cell complex according to any one of claims 1 to 11, wherein a connection surface formed by the main body portion is provided between two unit lenses adjacent in the uniaxial direction.
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