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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