JP6976557B2 - 波動方向変換装置、波動方向変換方法 - Google Patents

Description

本発明は、波動方向変換装置、波動方向変換方法に関し、特に、光や電波などの電磁波や音波など様々な波動を送受信する際に利用可能な波動方向変換装置、波動方向変換方法に関する。

衛星放送を受信するためのアンテナや太陽光を集光するための集光装置など、光や電波などの電磁波や音波などの波動を受信する装置が知られている。

例えば、特許文献１には、太陽光を集光する太陽光集光システムが記載されている。具体的には、特許文献１には、センタミラーと、太陽光をセンタミラーへ向けて反射させるヘリオスタットと、センタミラーで反射して集光した太陽光を上部開口より導入して上部開口よりも狭い下部開口から出射する筒型集光鏡と、から構成される太陽光集光システムが記載されている。また、特許文献１に記載の太陽光集光システムは、筒型集光鏡が上下動自在に支持されていることを特徴としている。特許文献１によると、上記のような構成により、ヘリオスタットの状態は変化させずに得られる熱エネルギーを調整することが可能となる。

また、例えば、特許文献２には、太陽光集光照明装置が記載されている。特許文献２に記載の太陽光集光照明装置は、複数個のレンズとセンサとを一体化した集光部本体と、太陽を追従する制御部と、を有している。また、太陽光集光照明装置には、光ファイバが配置され、光ファイバの他端には照明端末器具が配置されている。特許文献２によると、上記のような太陽光集光照明装置において、集光部本体側のファイバと照明端末側のファイバとを光コネクタで接続することを特徴としている。このような構成により、作業性を向上することが出来る。

また、電波を送受信するアンテナに関する技術として、例えば、特許文献３がある。特許文献３には、一次放射器、副反射鏡及び主反射鏡により構成される反射型のアンテナが記載されている。また、特許文献３に記載されているアンテナは、焦点２を焦点とする放物面の一部及び焦点２’を焦点とする放物面の一部を組み合わせて構成した主反射鏡と、焦点１と焦点２とを焦点とする楕円の一部及び焦点１と焦点２’とを焦点とする楕円の一部を組み合わせて構成した副反射鏡とを有している。特許文献３によると、上記のような構成により、副反射鏡による遮断の影響を抑えることが出来る。

特開２０１０−１５１９８０号公報 特開平０６−３００９２５号公報 特開昭６３−２１５１０４号公報

特許文献１に記載のヘリオスタットや特許文献２に記載のレンズ、特許文献３に記載の主反射鏡などは、波動を受信する際に光や電波などの電磁波（波動）の発生源の方向を向いている必要がある。そのため、太陽や静止衛星以外からの電波など波動の発生源が移動する際には、移動する波動の発生源を追尾することが必要となっていた。このように、波動を受信する装置においては、波動発生源の移動を追尾する装置を有さずに波動の受信をし続けることが難しいおそれがある、という問題が生じていた。

そこで、本発明の目的は、波動を受信する装置においては、波動発生源の移動を追尾する装置を有さずに波動の受信をし続けることが難しいおそれがある、という問題を解決する波動方向変換装置、波動方向変換方法を提供することにある。

かかる目的を達成するため本発明の一形態である波動方向変換装置は、
第一の回転楕円面の少なくとも一部から構成される第一の主反射部と、第二の回転楕円面の少なくとも一部から構成される第二の主反射部と、少なくとも一つの焦点を有する回転曲面から構成される副反射部と、を含む反射手段を有し、
前記第一の主反射部と前記第二の主反射部とは、前記第一の回転楕円面が有する二つの焦点のうちの一方の焦点が前記第二の回転楕円面が有する二つの焦点のうちの一方の焦点と一致して共通焦点をなすよう配置されており、
前記副反射部は、前記回転曲面が有する焦点のうちの少なくとも一つが前記共通焦点と一致するよう配置されている
という構成をとる。

また、上記波動方向変換装置では、
前記第一の主反射部と前記第二の主反射部とは、当該第一の主反射部と当該第二の主反射部に入射した波動を前記副反射部に向けて反射するよう配置され、
前記副反射部は、前記第一の主反射部と前記第二の主反射部から入射した波動の進行方向を変換するよう配置され、
前記副反射部により進行方向を変換された波動を受信する受信手段を設けた
という構成をとる。

また、上記波動方向変換装置では、
前記副反射部により進行方向を変換された波動を伝送する伝送手段を有し、
前記受信手段は、前記伝送手段を介して波動を受信するよう配置されている
という構成をとる。

また、上記波動方向変換装置では、
前記反射手段を複数備え、
前記受信手段は、複数の前記反射手段のそれぞれから前記伝送手段を介して伝送された波動を受信するよう配置されている
という構成をとる。

また、上記波動方向変換装置では、
前記受信手段は太陽電池であり、
前記太陽電池は、前記反射手段から前記伝送手段である光ファイバを介して伝送された光を受信するよう配置されている
という構成をとる。

また、上記波動方向変換装置では、
前記受信手段は、波動である光を拡散する拡散手段であり、
前記伝送手段又は前記受信手段は、光を遮断する遮断手段を備え、
前記遮断手段には太陽電池が設けられている
という構成をとる。

また、上記波動方向変換装置では、
前記反射手段は、第三の回転楕円面の少なくとも一部から構成される第三の主反射部を含んでおり、
前記第三の主反射部は、前記第三の回転楕円面が有する二つの焦点のうちの一方の焦点が前記共通焦点と一致するよう配置されている
という構成をとる。

また、上記波動方向変換装置では、
複数の前記反射手段と、
回転放物面から構成される大主反射部と、
回転放物面から構成され、前記大主反射部と焦点が共通する位置に配置された大副反射部と、
を有し、
前記反射手段は、当該反射手段が有する副反射部の光軸が前記大主反射部の光軸と平行となるように配置されている
という構成をとる。

また、本発明の他の形態である波動方向変換方法は、
上述したうちのいずれかの波動方向変換装置において行われる波動方向変換方法であって、
複数の主反射部は当該主反射部に入射した波動を副反射部に向けて反射し、
前記副反射部は、複数の前記主反射部から入射した波動の進行方向を変換する
という構成をとる。

本発明は、以上のように構成されることにより、波動を受信する装置においては、波動発生源の移動を追尾する装置を有さずに波動の受信をし続けることが難しいおそれがある、という問題を解決する波動方向変換装置、波動方向変換方法を提供することが可能となる。

本発明の第１の実施形態にかかる太陽光発電装置の構成の一例を示す図である。 図１で示す太陽光発電装置の他の構成の一例を示す図である。 図１で示す太陽光発電装置の他の構成の一例を示す図である。 図１で示す太陽光発電装置の他の構成の一例を示す図である。 図１で示す太陽光発電装置の他の構成の一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態における反射手段の構成の一例を示す図である。 図６で示す反射手段の構成の一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態における反射手段の他の構成の一例を示す図である。 図８で示す反射手段の構成の一例を示す平面図である。 本発明の第２の実施形態における反射手段の他の構成の一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態における反射手段の他の構成の一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態における反射手段の他の構成の一例を示す図である。 本発明の第３の実施形態において説明する波動方向変換装置の他の構成例である、太陽光利用照明システムの構成の一例を示す図である。 波動方向変換装置の他の構成例であるアンテナの構成の一例を示す図である。 アンテナの他の構成の一例を示す図である。 波動方向変換装置の他の構成例である集音器の構成の一例を示す図である。 波動方向変換装置の他の構成例であるマイクロフォンの構成の一例を示す図である。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態を図１から図５までを参照して説明する。図１は、波動方向変換装置の一形態である太陽光発電装置の構成の一例を示す図である。図２から図５は、太陽光発電装置の他の構成の一例を示す図である。

第１の実施形態では、光や電波などの電磁波や音波などの波動の進行方向を変換する波動方向変換装置の一例である太陽光発電装置について説明する。本実施形態における太陽光発電装置は、第一の主反射部１１と第二の主反射部１２と副反射部１３とから構成される反射手段１を有している。後述するように、本実施形態における太陽光発電装置は、反射手段１を用いることにより、太陽光の発生源である太陽の移動を追尾することなく、移動する太陽を追尾した場合と同様に意図した方向への直進光を得ることを可能としている。

図１は、正面方向からみた太陽光発電装置の構成の概要を示している。図１を参照すると、太陽光発電装置は、第一の主反射部１１と第二の主反射部１２と副反射部１３とから構成される反射手段１と、受信手段である太陽電池２１と、を有している。

第一の主反射部１１は、焦点ｆ０と焦点ｆ１とを有する回転楕円面の一部から構成されている。また、第二の主反射部１２は、焦点ｆ０と焦点ｆ２とを有する回転楕円面の一部から構成されている。このように、第一の主反射部１１と第二の主反射部１２とは、焦点ｆ０を共有するように、同じ方向に開口した状態で配置されている。換言すると、第一の主反射部１１と第二の主反射部１２とは、第一の主反射部１１を構成する回転楕円面が有する二つの焦点のうちの一方の焦点が、第二の主反射部１２を構成する回転楕円面が有する二つの焦点のうちの一方の焦点と一致して共通焦点ｆ０をなすよう配置されている。

また、副反射部１３は、回転放物面を有する凸面鏡であり、焦点ｆ０を有している。つまり、副反射部１３は、回転放物面が有する焦点が共通焦点ｆ０と一致するよう配置されている。本実施形態においては、副反射部１３を上記位置に配置するための手段は特に限定しないが、例えば、副反射部１３に図示しない支持手段（略円柱形状の棒など）を設け、当該支持手段により副反射部１３を支持することで、副反射部１３は、回転放物面が有する焦点が共通焦点ｆ０と一致するよう配置されている。なお、副反射部１３は、回転放物面を有する凹面鏡であっても構わない。副反射部１３として凹面鏡を用いる場合も、凸面鏡を用いる場合と同様に、回転放物面が有する焦点が共通焦点ｆ０と一致するよう配置する。

このように、第一の主反射部１１と第二の主反射部１２と副反射部１３とは、それぞれ共通焦点ｆ０を有するよう配置されている。なお、第一の主反射部１１と第二の主反射部１２と副反射部１３とは、例えば、図１の左から焦点ｆ２、焦点ｆ０（共通焦点ｆ０）、焦点ｆ１、の順番で、各焦点が正面視及び平面視で略一直線上に位置するよう配置されている、ということも出来る。換言すると、第一の主反射部１１と第二の主反射部１２と副反射部１３とは、例えば、正面視で焦点ｆ２と焦点ｆ０とを結んだ線の長さが焦点ｆ１と焦点ｆ０とを結んだ線の長さと一致し、かつ、平面視で焦点ｆ２と焦点ｆ０とを結んだ線と焦点ｆ１と焦点ｆ０とを結んだ線とにより直線が形成されるよう配置されている、ということも出来る。また、第一の主反射部１１及び第二の主反射部１２は、上記説明したように第一の主反射部１１と第二の主反射部１２と副反射部１３とを配置した際に、正面視で副反射部１３が配置される位置に応じた箇所が予め切除されている、ということも出来る。

上述したように第一の主反射部１１と第二の主反射部１２と副反射部１３とを配置すると、例えば、第一の主反射部１１の焦点ｆ１を通過する太陽光は、第一の主反射部１１により、回転楕円面が有するもう一つの焦点である焦点ｆ０に向けて（つまり、副反射部１３に向けて）反射される。その後、焦点ｆ０に向けて反射された太陽光は、副反射部１３により当該副反射部１３の光軸に平行な太陽光に変換される（進行方向が変換される）ことになる。また、例えば、第二の主反射部１２の焦点ｆ２を通過する太陽光は、第二の主反射部１２により焦点ｆ０に向けて（つまり、副反射部１３に向けて）反射される。その後、焦点ｆ０に向けて反射された太陽光は、副反射部１３により当該副反射部１３の光軸に平行な太陽光に変換される（進行方向が変換される）ことになる。このように、反射手段１によると、焦点ｆ１を通過する太陽光と焦点ｆ２を通過する太陽光とはともに、副反射部１３の光軸に平行な太陽光に変換されることになる。

なお、第一の主反射部１１と第二の主反射部１２と副反射部１３と（つまり、反射手段１）は、例えば、金属製（アルミ、形状記憶合金など）である。反射手段１は、例えば、樹脂製などであっても構わない。なお、反射手段１を形状記憶合金で製造する場合、例えば第一の主反射部１１と第二の主反射部１２と副反射部１３とで変態温度が異なる形状記憶合金を用いても構わない。

太陽電池２１は、例えば板状の形状を有しており、光起電力効果を利用することで、当該太陽電池２１の受光面に入射した太陽光を電力に変換する。太陽電池２１は、副反射部１３により反射された太陽光が当該太陽電池２１の表面である受光面に入射するよう、副反射部１３により反射される太陽光の進行方向に応じた位置に、受光面を副反射部１３側に有する状態で配置されている。

具体的には、例えば、太陽電池２１は、結晶シリコン系ウエハである。ただし、本発明は、太陽電池２１の構成には依存せず実施可能である。そのため、太陽電池２１は、例示した以外の構成を有していても構わない。

以上が、太陽光発電装置の構成の一例である。以上説明したように、本実施形態における反射手段１によると、焦点ｆ１を通過する太陽光と焦点ｆ２を通過する太陽光とをともに、副反射部１３の光軸に平行な太陽光に変換する。つまり、反射手段１によると、太陽光の発生源である太陽の位置にかかわらず常に一定方向の太陽光を得ることが可能となり、移動する太陽を追尾しなくとも、常に一定方向に太陽光の進行方向を変換することが可能となる。これにより、太陽の移動にかかわらず、太陽電池２１に対して効率的に太陽光を照射することが可能となる。その結果、太陽電池２１は、安定して高い効率で発電することが可能となる。

また、本実施形態によると、反射手段１は、第一の主反射部１１と第二の主反射部１２とを有している。これより、主反射部が一つの回転楕円面から構成されている場合と比較して、より広い範囲に入射した太陽光の進行方向を変換することが可能となる。その結果、例えば副反射部１３の存在により遮断される太陽光の影響を緩和することが出来る。つまり、太陽の位置にかかわらずより安定して一定方向の太陽光を得ることが可能となる。

また、本実施形態において説明した太陽光発電装置によると、太陽の位置にかかわらず常に一定の方向の太陽光を得ることが出来るため、太陽電池２１を特に傾斜などさせなくても、太陽電池２１に対して最も効率の良い太陽光の照射を安定的に行うことが出来る。そのため、太陽電池２１を設置する際に最適仰角を設計する必要がなくなり、設計コストを減少させることが出来る。

また、本実施形態で説明した太陽光発電装置によると、太陽電池２１を直接太陽などの一次光源に向かわせなくてすむようになる。これにより、太陽電池２１を直接太陽などの一次光源に向かわせる場合と比較して、太陽電池２１の温度上昇を抑えることが可能となる。ここで、太陽電池２１は、一般的に、温度が低いほど発電量が多くなるという特性を有している。そのため、本実施形態で説明した太陽光発電装置によると、より効率的に太陽光発電することが可能となる。

また、本実施形態で説明した太陽光発電装置によると、太陽電池２１の設置位置を、反射手段１を設置する位置と離すことも出来る。そのため、太陽電池２１を屋内などに設置することも可能となる。その結果、太陽電池２１の対候性コストなどを削減することも可能となる。

なお、太陽光発電装置の構成は、上記例示した場合に限定されない。

例えば、太陽電池２１を筐体２２の内部に収容することが出来る。図２は、筐体２２を用いた太陽光発電装置の変形例を示している。

図２を参照すると、太陽電池２１は、太陽光が透過する透過部２２１（伝送手段）を有する筐体２２の内部に収容されている。具体的には、筐体２２の内部に太陽電池２１が収容されており、また、筐体２２のうち、少なくとも副反射部１３により反射される太陽光の進行方向に応じた位置には、太陽光が透過する透過部２２１が形成されている。

筐体２２は、例えば、金属製や樹脂製などであり、略直方体形状を有している。筐体２２は、内部に太陽電池２１を収容するための空間が形成されており、当該空間内に太陽電池２１を収容している。また、透過部２２１は、例えば、板状のガラスや透明な樹脂部材などである。透過部２２１は、遮熱ネットや筐体２２に形成された開口部などであっても構わない。

上記のような構成によると、副反射部１３で進行方向を変換された太陽光は、透過部２２１を介して筐体２２の内部に伝送される。その後、筐体２２の内部に伝送された太陽光は、太陽電池２１に入射する。このように、透過部２２１を有する筐体２２を用いることで、副反射部１３により進行方向を変換された太陽光を遮断することなく、筐体２２内に収容された太陽電池２１に太陽光を伝送することが出来る。換言すると、上記のような構成により、伝送途中で太陽光が遮断されるおそれなく太陽電池２１を筐体２２の内部に収容することが可能となる。その結果、筐体２２の内部に太陽電池２１が収容された状態となるため、例えば、効率的に太陽電池２１を冷却することが可能となり、より効率的に発電することが可能となる。

なお、太陽電池２１を冷却する方法としては、例えば、筐体２２の内部に水を充填することなどが考えられる。太陽電池２１は上記例示した以外の方法で冷却しても構わない。

また、上述した例では、筐体２２は、例えば、金属製や樹脂製であるとした。しかしながら、筐体２２は、例示した素材以外により構成されていても構わない。また、筐体２２は、略直方体形状以外の形状を有していても構わない。

また、上記のように太陽電池２１を筐体２２の内部に収容する場合、赤外線や紫外線など特定の波長の光を透過させないフィルタとしての機能や、断熱フィルムとしての機能、偏光フィルタとしての機能などを透過部２２１に持たせても構わない。透過部２２１は、上記例示したうちの１つの機能のみ有しても構わないし、上記例示したうちの複数の機能を有しても構わない。

また、上記では、太陽光発電装置の変形例として、太陽電池２１を筐体２２の内部に収容する場合について説明した。しかしながら、例えば、反射手段１と太陽電池２１とを有する太陽光発電装置の全体をガラスやアクリル樹脂などの透過性を有する筐体の内部に収容するよう構成しても構わない。また、例えば、反射手段１と太陽光の発生源である太陽との間に（例えば、反射手段１の上、又は、反射手段１の外周に沿って。又は、第一の主反射部１１と第二の主反射部１２の上などに）光拡散レンズや入射した光を乱反射する乱反射手段を配置することで、光拡散レンズにより拡散された、または乱反射手段により乱反射した太陽光を第一の主反射部１１や第二の主反射部１２に入射するよう構成しても構わない。また、全体を筐体の内部に収容するとともに、太陽電池２１を筐体２２の内部にさらに収容するよう構成しても構わない。

また、太陽光発電装置の他の変形例として、例えば、副反射部１３により進行方向を変換した太陽光を、光ファイバ２４などの伝送手段を介して太陽電池２１に入射するよう構成しても構わない。図３は、光ファイバ２４を用いた太陽光発電装置の変形例を示している。なお、光ファイバ２４を用いる場合、太陽電池２１は筐体２２の内部に収容されていても構わないし、筐体２２の内部に収容されていなくても構わない。

図３を参照すると、太陽光発電装置は、例えば、凸レンズやフレネルレンズなどの集光レンズ２３と光ファイバ２４とを有している。具体的には、例えば、集光レンズ２３を副反射部１３により反射される太陽光の進行方向に応じた位置に配置する。これにより、集光レンズ２３を用いて、副反射部１３により反射された太陽光を集光レンズ２３が有する焦点ｆ３に集約する。また、光ファイバ２４のうちの一方の端部を集光レンズ２３が有する焦点ｆ３、又は、焦点ｆ３の近傍に配置するとともに、光ファイバ２４のうちの他方の端部を太陽電池２１の近傍に配置する（若しくは、光ファイバ２４のうちの他方の端部を太陽電池２１に接触させる）。

例えば、このように集光レンズ２３と光ファイバ２４とを配置することにより、副反射部１３により反射された太陽光を、光ファイバ２４を介して太陽電池２１に伝送させることが出来る。また、光ファイバ２４を用いた場合、図３で示すように、光ファイバ２４の一方の端部から太陽光が照射されるため、太陽電池２１の受光面が上（つまり、太陽光の発生源である太陽の方向）を向いている必要がなくなる。これにより、例えば、太陽電池２１を縦置きすることが可能となり、その結果、太陽電池２１を設置する際に必要となる水平面積を低減させることが可能となる。

なお、上述した例では、太陽光発電装置が集光レンズ２３を有するとした。しかしながら、太陽光発電装置は、必ずしも集光レンズ２３を有していなくても構わない。太陽光発電装置が集光レンズ２３を有していない場合、光ファイバ２４は、例えば、副反射部１３を反射した太陽光が直接入射するよう配置される。このような構成は、例えば、反射手段１の大きさが数ｍｍ程度（それより小さくても構わない）など、反射手段１の大きさが非常に小さい場合に採用することが出来る。なお、反射手段１は、数ｃｍ〜数ｍなどの大きさを有していても構わない。

また、光ファイバ２４は、中心のコアとコアの周囲を覆うクラッドとの二層構造を有する一般的な光ファイバを用いて構わない。光ファイバ２４は、例えば、直径２ｍｍ程度のものを用いるとするが、光ファイバ２４の径は例示した以外のものであっても構わない。

また、上記説明した光ファイバ２４には、フィルタ２４１を設けることが出来る。具体的には、例えば、光ファイバ２４の上端にフィルタ２４１を設けることが出来る（フィルタ２４１は例示した箇所以外に設けられても構わない）。フィルタ２４１は、赤外線や紫外線など特定の波長の光を透過させないフィルタとしての機能や、断熱フィルムとしての機能、偏光フィルタとしての機能などを有することが出来る。フィルタ２４１は、上記例示したうちの１つの機能のみ有しても構わないし、上記例示したうちの複数の機能を有しても構わない。換言すると、フィルタ２４１は、例えば、赤外線フィルタや紫外線フィルタ、断熱フィルタ、偏光フィルタやその組合せであることが出来る。

また、光ファイバ２４の下端には、伝送される太陽光を拡散する拡散手段２４２を有することも出来る。拡散手段２４２は、例えば、入射した太陽光を多重散乱しながら出射する拡散レンズである。拡散手段２４２により拡散させた太陽光を太陽電池２１に入射させることで、例えば、過度に集約された太陽光が太陽電池２１に入射することにより、太陽電池２１が局地的に熱せられることを防ぐことが出来る。なお、拡散手段２４２は、例えば、反射手段１と集光レンズ２３とから構成されていても構わない。拡散手段２４２は、入射した太陽光を拡散可能であれば、拡散レンズや反射手段１を含む構成以外の構成であっても構わない。

また、図４で示すように、回転放物面を有する凸面鏡である副反射部１３の代わりに、焦点ｆ０と焦点ｆ３とを有する回転楕円面から構成される副反射部１３Ａを用いることも出来る。副反射部１３Ａを用いることで、集光レンズ２３を用いずに、光ファイバ２４の上端付近に太陽光を集めることが可能となる。このように、副反射部１３は、少なくとも一つの焦点を有していれば、必ずしも回転放物面から構成されていなくても構わない。

また、太陽光を光ファイバ２４で伝送する構成をとる場合、例えば、図５で示すように、複数の反射手段１から伝送される太陽光を一つの太陽電池２１に照射するよう構成することが出来る。つまり、太陽電池２１は、複数の反射手段１のそれぞれから光ファイバ２４を介して伝送された太陽光を受信するよう配置することが出来る。このような構成によると、一つの太陽電池２１に対して多くの太陽光を照射することが可能となる。これにより、一つの太陽電池２１による発電量を上げることが可能となる。また、複数の反射手段１を例えば山のふもとと山の頂上など日照条件の異なる地点に設置することも出来る。このように日照条件の異なる地点に反射手段１を設置し、それぞれの地点から太陽光を伝送することで、太陽電池に対する光量を安定的に確保することが可能となる。

以上のように、太陽光発電装置は、様々な変形例をとることが出来る。なお、太陽光発電装置は、反射手段１を有しているならば、上記説明した以外の構成を有していても構わない。

例えば、副反射部１３で進行方向を変換した太陽光を、１つまたは複数の鏡面や１つまたは複数のプリズムなどを用いて太陽電池２１まで伝送するよう構成しても構わない。上記伝送は、鏡面やプリズムと光ファイバ２４との組み合わせにより行われても構わない。また、上記説明では、光ファイバ２４を介して太陽光を伝送する際に集光レンズ２３や副反射部１３Ａを用いる場合などについて例示したが、例えば、反射鏡やプリズムなどの組み合わせにより光ファイバに太陽光を入射するよう構成しても構わない。

また、図１から図５では、反射手段１において、焦点ｆ２、焦点ｆ０（共通焦点ｆ０）、焦点ｆ１、の順番で各焦点が正面視及び平面視で略一直線上に位置するよう配置されている、とした。しかしながら、反射手段１は、上記例示した以外の構成を有していても構わない。

例えば、反射手段１が有する焦点ｆ２と焦点ｆ１とは、平面視で必ずしも一直線上に配置されていなくても構わない。つまり、第一の主反射部１１と第二の主反射部１２とは、焦点ｆ０を共有するように配置されていれば、本実施形態において例示した以外の配置関係を有していても構わない。例えば、第一の主反射部１１と第二の主反射部１２とは、平面視で焦点ｆ０と焦点ｆ１を結ぶ線と焦点ｆ０と焦点ｆ２とを結ぶ線とが所定の角度（例えば、６０度〜１２０度など。例示した角度以外でも構わない）となるよう配置することが出来る。

また、第一の主反射部１１と第二の主反射部１２とは、ともに回転楕円面の一部から構成されていれば、その大きさが異なっていても構わない。例えば、平面視で焦点ｆ０と焦点ｆ１を結ぶ線の長さと焦点ｆ０と焦点ｆ２とを結ぶ線の長さとは、異なっていても構わない。

以上説明したように、太陽光発電装置や反射手段１は、様々な変形例をとることが出来る。太陽光発電装置や反射手段１は、上記例示した以外の既知の構成を有していても構わない。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態を図６から図１２までを参照して説明する。図６、図７は、反射手段１００の構成の一例を示す斜図である。図８から図１２までは、反射手段１０００の構成の一例を示す図である。

第２の実施形態では、太陽発電装置が有する反射手段１の変形例について説明する。具体的には、本実施形態においては、太陽発電装置が反射手段１の代わりに有することが出来る反射手段１００、及び、反射手段１０００について説明する。まず、図６、図７を参照して、反射手段１００について説明する。図６は、反射手段１００の構成の一例を示す斜視図である。また、図７（ａ）は、反射手段１００の構成の一例を示す平面図であり、図７（ｂ）は反射手段１００の構成の一例を示す正面図であり、図７（ｃ）は反射手段１００の構成の一例を示すＡ−Ａ線断面図である。

図６、図７を参照すると、反射手段１００は、第一の主反射部１１０と第二の主反射部１２０と第三の主反射部１３０との３つの主反射部と、副反射部１４０と、から構成されている。

第一の主反射部１１０は、焦点ｆ００と焦点ｆ１０とを有する回転楕円面の一部から構成されている。また、第二の主反射部１２０は、焦点ｆ００と焦点ｆ２０とを有する回転楕円面の一部から構成されている。また、第三の主反射部１３０は、焦点ｆ００と焦点ｆ３０とを有する回転楕円面の一部から構成されている。このように、第一の主反射部１１０と第二の主反射部１２０と第三の主反射部１３０とは、焦点ｆ００を共有するように、同じ方向に開口した状態で配置されている。換言すると、第一の主反射部１１０と第二の主反射部１２０と第三の主反射部１３０とは、第一の主反射部１１０を構成する回転楕円面が有する二つの焦点のうちの一方の焦点が、第二の主反射部１２０を構成する回転楕円面が有する二つの焦点のうちの一方の焦点、及び、第三の主反射部１３０を構成する回転楕円面が有する二つの焦点のうちの一方の焦点と一致して共通焦点ｆ００をなすよう配置されている。

また、副反射部１４０は、回転放物面を有する凹面鏡であり、焦点ｆ００を有している。つまり、副反射部１４０は、回転放物面が有する焦点が共通焦点ｆ００と一致するよう配置されている。なお、副反射部１４０は、回転放物面を有する凸面鏡であっても構わない。副反射部１４０として凸面鏡を用いる場合も、凹面鏡を用いる場合と同様に、回転放物面が有する焦点が共通焦点ｆ００と一致するよう配置する。

図７で示す場合、副反射部１４０のうちの下端側所定箇所（例えば、３箇所）には、副反射部１４０を支持する支持部１４１が形成されている。支持部１４１は、例えば、略円柱状の支持棒であり、支持部１４１が副反射部１４０を支持することで、副反射部１４０は、回転放物面が有する焦点が共通焦点ｆ００と一致するような状態で支持されることになる。なお、支持部１４１は、例えば、第一の主反射部１１０と第二の主反射部１２０と第三の主反射部１３０とから構成される主反射部に固定されている。

以上のように、反射手段１００は、第一の主反射部１１０と第二の主反射部１２０と第三の主反射部１３０との３つの主反射部と、副反射部１４０と、を有している。このような構成であっても、第１の実施形態で説明した反射手段１と同様の効果を有することが出来る。

なお、図６、図７で示す例では、第一の主反射部１１０と第二の主反射部１２０と第三の主反射部１３０とがそれぞれ等間隔で配置されている。しかしながら、例えば、第一の主反射部１１０と第二の主反射部１２０との間の間隔と、第一の主反射部１１０と第三の主反射部１３０との間の間隔とは、異なっていても構わない。換言すると、平面視で、焦点ｆ００と焦点ｆ１０を結ぶ線と焦点ｆ００と焦点ｆ２０とを結ぶ線とが形成する角の角度と、焦点ｆ００と焦点ｆ２０とを結ぶ線と焦点ｆ００と焦点ｆ３０とを結ぶ線とが形成する角の角度と、焦点ｆ００と焦点ｆ３０とを結ぶ線と焦点ｆ００と焦点ｆ１０とを結ぶ線とが形成する角の角度とがそれぞれ異なるよう第一の主反射部１１０と第二の主反射部１２０と第三の主反射部１３０とが配置されていても構わないし、上記角度の全て若しくは２つの角度が同一となるよう第一の主反射部１１０と第二の主反射部１２０と第三の主反射部１３０とが配置されていても構わない。また、反射手段１００は、反射手段１と同様の変形例を採用して構わない。

また、上記では、反射手段１００は、第一の主反射部１１０と第二の主反射部１２０と第三の主反射部１３０との３つの主反射部を有するとした。しかしながら、反射手段１００が有する主反射部の数は３つに限定されない。反射手段１００は、例えば、４つ以上の複数の主反射部を有していても構わない。

次に、図８から図１２を参照して、反射手段１０００について説明する。図８は、反射手段１０００の構成の一例を示す斜視図である。図９は、反射手段１０００の構成の一例を示す平面図である。図１０、図１１は、反射手段１０００の他の構成例（反射手段１０００のうちの一部）を示す部分平面図である。図１２は、反射手段１０００の他の構成の一例を示す図である。

図８、図９を参照すると、反射手段１０００は、上述した反射手段１００を３つと、主反射部３１（大主反射部）と副反射部３２（大副反射部）とを有している。

主反射部３１は、焦点ｆ０００を有する回転放物面から構成されている。また、後述するように、主反射部３１のうち副反射部３２が設けられる位置に応じた位置には貫通孔３１１が設けられている。貫通孔３１１を設けることで、例えば、副反射部３２を反射した太陽光を反射手段１０００の外部で太陽電池２１に受信させることが可能となる。また、副反射部３２は、例えば、回転放物面を有する凸面鏡（凹面鏡でも構わない）であり、焦点ｆ０００を有している。つまり、副反射部３２は、当該副反射部３２の回転放物面が有する焦点が主反射部３１の焦点ｆ０００と一致するよう配置されている。なお、本実施形態においても、副反射部３２を上記位置に配置するための手段は特に限定しない。

また、本実施形態においては、反射手段１００が３つ設けられている。反射手段１００は、例えば、当該反射手段１００が有する副反射部１４０の光軸が主反射部３１の光軸と平行な関係となるよう配置されている。

また、図８、図９を参照すると、反射手段１００は、副反射部３２の近傍であって、副反射部３２を通過する同一平面上に配置されている。具体的には、例えば、３つの反射手段１００は、反射手段１００の一部が副反射部３２と接するよう反射部３２を通過する同一平面上に配置されている。なお、反射手段１００を配置する位置は、図８、図９で示す場合に限定されない。反射手段１００の配置場所は、例えば、副反射部３２の近傍でなくても構わないし、全ての反射手段１００が同一平面上に設けられていなくても構わない。複数の反射手段１００は、例えば、階層的に配置されていても構わない。

上述したように３つの反射手段１００と、主反射部３１と副反射部３２とを配置すると、例えば、反射手段１００に入射した太陽光の一部は、当該反射手段１００が有する副反射部１４０の光軸に平行な（つまり、主反射部３１の光軸に平行な）太陽光に変換される。その後、反射手段１００により進行方向を変換された太陽光は、主反射部３１に入射して、主反射部３１が有する焦点ｆ０００に向かって反射される。そして、焦点ｆ０００に向かって反射された太陽光は、副反射部３２により当該副反射部３２の光軸に平行な太陽光に変換される（進行方向が変換される）ことになる。このように、反射手段１０００によると、反射手段１００により太陽光の進行方向を整えた後、主反射部３１と副反射部３２とを用いて、副反射部３２の光軸に平行な太陽光となるよう太陽光の進行方向を変換する。

このように、反射手段１０００は、３つの反射手段１００と、主反射部３１と、副反射部３２と、を有している。このような構成であっても、反射手段１や反射手段１００と同様の効果を有することが出来る。

なお、図８、図９では、３つの反射手段１００を有する同一平面上に隙間がある。このような隙間（つまり、反射手段１００と副反射部３２との間に形成される隙間）には、例えば、入射した太陽光を乱反射する乱反射手段などを設置しても構わない。

また、図８、図９では、反射手段１０００が３つの反射手段１００を有する場合について例示している。しかしながら、反射手段１０００が有する反射手段１００の数は、３つに限定されない。反射手段１０００は、例えば、１つ、または、２つの反射手段１００を有しても構わないし、４つ以上の複数の反射手段１００を有しても構わない。

例えば、図１０は、反射手段１０００が複数の反射手段１００を有する状態の一例を示している。図１０で示すように、反射手段１０００は、主反射部３１と副反射部３２と複数の反射手段１００とから構成されていても構わない。このように反射手段１０００が複数の反射手段１００を有する場合、反射手段１００は、当該反射手段１００のうちの少なくとも一部が、他の反射手段１００、又は、主反射部３１、又は、副反射部３２、のうちのいずれか、又は、複数と接触するよう配置することが望ましい。

また、反射手段１０００が２以上の複数の反射手段１００を有する場合、複数の反射手段１００は、例えば、構成する素材が異なる複数種類の反射手段１００から構成されていても構わない。例えば、図１１で示す場合、反射手段１０００は、複数の反射手段１００Ａと複数の反射手段１００Ｂと複数の反射手段１００Ｃとを有している。反射手段１００Ａと反射手段１００Ｂと反射手段１００Ｃとは、基本的な構成は反射手段１００と同一であり、それぞれを構成する素材が異なっている。具体的には、反射手段１００Ａと反射手段１００Ｂと反射手段１００Ｃとは、例えば、変態温度の異なる形状記憶合金から構成されている。例えばこのように構成することで、反射手段１０００を使用することが可能な温度の範囲を広くすることが出来る。

なお、図１１では、反射手段１００ごとに素材を変更する場合について例示した。しかしながら、例えば第１の実施形態で例示したように、１つの反射手段１００を変態温度の異なる複数の素材から構成しても構わない。また、上記例示した２つの場合を組み合わせも構わない。

また、図８から図１１では、反射手段１０００が主反射部３１と、副反射部３２と、３つの主反射部を有する反射手段１００とを有する場合について例示した。しかしながら、反射手段１０００は、例えば、主反射部３１と、副反射部３２と、４つ以上の主反射部を有する反射手段１００と、から構成されても構わない。また、反射手段１０００は、例えば、主反射部３１と、副反射部３２と、反射手段１と、から構成されても構わない。

例えば、図１２は、主反射部３１と副反射部３２と複数の反射手段１とから構成される反射手段１０００の構成の一例を示している。図１２で示すように、反射手段１０００は、主反射部３１と副反射部３２と複数の反射手段１とから構成されることが出来る。なお、図１２で示す反射手段１０００の場合、主反射部３１の開口側端部のもっとも長くなる部分の長さは、例えば、１ｍｍ程度であることが出来る。主反射部３１の開口側端部のもっとも長くなる部分の長さは、数ｃｍや数ｍなど、例示した長さ以外であっても構わない。

上述したように、太陽発電装置は、反射手段１の代わりに、上述した反射手段１００や反射手段１０００などを有していても構わない。

［第３の実施形態］
次に、図１３から図１７までを参照して、本発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、波動方向変換装置の太陽光発電装置以外の適用例について説明する。なお、本実施形態においては、第１の実施形態、第２の実施形態で説明した構成と同様の構成は同じ符号を付与するものとし、第１の実施形態や第２の実施形態で既に説明した構成については、その説明を省略する。また、本実施形態において説明する各構成は、第１の実施形態や第２の実施形態と同様の変形例を採用して構わない。例えば、以下においては、各波動方向変換装置が反射手段１を有する場合について例示する。しかしながら、以下において説明する各波動方向変換装置は、反射手段１の代わりに反射手段１００や反射手段１０００を有していても構わない。

図１３は、波動方向変換装置の他の適用例である、太陽光利用照明装置の構成の一例を示している。図１３を参照すると、太陽光利用照明装置は、例えば、反射手段１と集光レンズ２３と光ファイバ２４とを有している。なお、第１の実施形態と同様に、太陽光利用照明装置は、例えば、集光レンズ２３を有していなくても構わない。

図１３で示す例では、反射手段１は例えば建物の屋根などに設置される。また、図１３の場合、反射手段１の副反射部１３により進行方向を変換された太陽光は、光ファイバ２４を介して建物の内部に伝送される。

また、光ファイバ２４のうち建物の内部側端部には、拡散手段２４２が設置されている。第１の実施形態で説明したように、拡散手段２４２は、例えば、拡散レンズである。太陽光利用照明装置の場合、拡散手段２４２は、建物の内部に入射した太陽光を拡散する、照明装置（受信手段）として機能する。

このように、波動方向変換装置は太陽光利用照明装置としても利用可能である。太陽光利用照明装置は、電気を利用しない照明として、電源コストを削減できるという利点がある。また、太陽光をそのまま利用しているため、ＬＥＤ（light emitting diode）などのように演色性が劣るという問題も生じない。そのため、本実施形態で説明する太陽光照明装置は、例えば、絵画や衣装・化粧品など自然光による色調再現が望まれる施設の照明器具として使用することが出来る。

なお、太陽光利用照明装置の場合、例えば図１３で示すように、光ファイバ２４のうちの一方の端部に、伝送する光を遮断する遮断手段２４３を設けても構わない。遮断手段２４３は、シャッターや絞り（例えば虹彩絞り）を行うための機構である。遮断手段２４３を設けることで、例えば、明かりが必要でない状況において、太陽光利用照明装置により建物内に太陽光が伝送されるのを防ぐことや、建物内部に伝送する太陽光の量（明るさ）を調整することが出来る。

なお、遮断手段２４３が設けられる位置は、図１３で示す場合に限定されない。遮断手段２４３は、例えば、光ファイバ２４のうちの反射手段１側端部や拡散手段２４２の後など、太陽光が伝送される伝送路のうちのいずれかの箇所に設けることが出来る。換言すると、光ファイバ２４又は拡散手段２４２のいずれかに遮断手段２４３を設けることが出来る。また、遮断手段２４３近傍には、当該遮断手段２４３を制御するための制御機構（セレン素子などの受光素子や感光センサなどを有し、例えば受光量に応じて遮断手段２４３を制御する機構）などを設置しても構わない。

また、例えば、遮断手段２４３には、太陽電池が形成されていても構わない。遮断手段２４３に太陽電池を形成することで、例えば、室内を明るくすることが必要な場合に光ファイバ２４により室内に太陽光を取りこむとともに、室内を明るくすることが必要でない場合に太陽電池により発電をすることが可能となる。

また、波動方向変換装置は、太陽光利用照明装置以外にも適用可能である。図１４、１５は、波動方向変換装置の他の適用例である、アンテナ装置の構成の一例を示している。図１４を参照すると、アンテナ装置は、例えば、反射手段１と受信手段である一次放射器４とを有している。

図１４で示すように、一次放射器４は、副反射部１３により反射される電波の進行方向に応じた位置に配置されている。換言すると、第１の実施形態で説明した太陽電池２１の代わりに一次放射器４が設けられている。

このように、一次放射器４を用いることで、波動方向変換装置はアンテナ装置として用いることも出来る。なお、一次放射器４は、一次放射器としての一般的な構成を採用して構わない。また、一次放射器４には、コンバータなどを設けても構わない。

また、例えば、図１５で示すように、反射手段１を立体的に組み合わせても構わない。図１５では、図１５の上方向、右方向、左方向、にそれぞれ対応する反射手段１を有するアンテナの構成例が示されている。図１５で示す場合、反射板４１（例えば、反射鏡）を用いることで、３つの反射手段１それぞれから出射される太陽光が一つの一次放射器４に入射するよう構成されている。このように、反射手段１は、立体的に組み合わせても構わない。なお、図１５では、３つの反射手段１を立体的に組み合わせた場合について例示した。反射手段１は、２以上の任意の数を立体的に組み合わせても構わない。

また、波動方向変換装置は、太陽光利用照明装置やアンテナ装置以外にも適用可能である。図１６は、波動方向変換装置の他の適用例である、集音器の構成の一例を示している。図１６を参照すると、集音器は、例えば、反射手段１と受信手段である導音管５とを有している。

図１６で示すように、導音管５は、副反射部１３により反射される音波の進行方向に応じた位置に配置されている。換言すると、第１の実施形態で説明した太陽電池２１の代わりに導音管５が設けられている。

このように、導音管５を用いることで、波動方向変換装置は集音器として用いることも出来る。このような集音器は、例えば、聴覚補助装置として活用することが出来る。集音器を聴覚補助装置として活用する場合、例えば、導音管５の先にイヤホンなどを設置することになる。また、集音器は、例えば、ヘルメットなどに活用しても構わない。

また、波動方向変換装置は、太陽光利用照明装置やアンテナ装置、集音器以外にも適用可能である。図１７は、波動方向変換装置の他の適用例である、マイクロフォンである。図１７を参照すると、マイクロフォンは、例えば、反射手段１と受信手段である信号変換器６とを有している。

図１７で示すように、信号変換器６は、副反射部１３により反射される音波の進行方向に応じた位置に配置されている。換言すると、第１の実施形態で説明した太陽電池２１の代わりに信号変換器６が設けられている。

信号変換器６は、入力された音響信号（音波）を電気信号に変換するとともに、電気信号を音響信号に変換する。信号変換器６は、例えば、振動板６１と当該振動板６１に固定されたコイル６２と磁石６３とから構成されている。信号変換器６は、入力された音響信号に応じて生じる振動板６１の振動に応じてコイル６２及び磁石６３により電気信号を生成するとともに、コイル６２に流れる電流により振動板６１を振動させることで音響信号を生成する。このように、信号変換器６は、音波と電気信号とを変換する一般的な構成を有することが出来る。なお、信号変換器６の構成は、上記例示した以外のものであっても構わない。

このように、信号変換器６を用いることで、波動方向変換装置はマイクロフォンとして用いることも出来る。なお、信号変換器６は、上述した導音管５を介して反射手段１と接続されても構わない。

また、波動方向変換装置は、所定の吸音材（受信手段）と組み合わせて騒音対策として実施可能な集音器として活用しても構わない。波動方向変換装置は、例えば、反射板などを組み合わせて音を影響の少ない方向に逃がすよう構成しても構わない。

以上説明したように、波動方向変換装置は、波動の方向を任意の方向に変換することが出来るため、様々な装置に適用することが可能である。なお、波動方向変換装置は、上記例示した以外の目的に用いられても構わない。波動方向変換装置は、例えば、太陽帆に向けて太陽光を出射する推進機構として用いても構わない。また、波動方向変換装置は、例えば、人工衛星に搭載して、地球の影になる部分に位置する人工衛星や宇宙ステーションなどや地球上の任意の地点など所定の地点に対して太陽光を出射し、また、出射された太陽光を受信するよう構成することもできる。この場合出射する側受光する側のいずれかが、他の方法によっても構わない。

以上、上記各実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明の範囲内で当業者が理解しうる様々な変更をすることが出来る。

１ 反射手段
１１ 第一の主反射部
１２ 第二の主反射部
１３ 副反射部
１３Ａ 副反射部
１００ 反射手段
１１０ 第一の主反射部
１２０ 第二の主反射部
１３０ 第三の主反射部
１４０ 副反射部
１４１ 支持部
１０００ 反射手段
２１ 太陽電池
２２ 筐体
２２１ 透過部
２３ 集光レンズ
２４ 光ファイバ
２４１ フィルタ
２４２ 拡散手段
２４３ 遮断手段
３１ 主反射部
３１１ 貫通孔
３２ 副反射部
４ 一次放射器
４１ 反射板
５ 導音管
６ 信号変換器
６１ 振動板
６２ コイル
６３ 磁石

Claims (7)

1. 第一の回転楕円面の少なくとも一部から構成される第一の主反射部と、第二の回転楕円面の少なくとも一部から構成される第二の主反射部と、少なくとも一つの焦点を有する回転曲面から構成される副反射部と、を含む反射手段を有し、
   前記第一の主反射部と前記第二の主反射部とは、前記第一の回転楕円面が有する二つの焦点のうちの一方の焦点が前記第二の回転楕円面が有する二つの焦点のうちの一方の焦点と一致して共通焦点をなすよう配置されており、
   前記副反射部は、前記回転曲面が有する焦点のうちの少なくとも一つが前記共通焦点と一致するよう配置されており、
   複数の前記反射手段と、
   回転放物面から構成される大主反射部と、
   回転放物面から構成され、前記大主反射部と焦点が共通する位置に配置された大副反射部と、
   を有し、
   前記反射手段は、当該反射手段が有する副反射部の光軸が前記大主反射部の光軸と平行となるように配置されている
   波動方向変換装置。
2. 請求項１に記載の波動方向変換装置であって、
   前記第一の主反射部と前記第二の主反射部とは、当該第一の主反射部と当該第二の主反射部に入射した波動を前記副反射部に向けて反射するよう配置され、
   前記副反射部は、前記第一の主反射部と前記第二の主反射部から入射した波動の進行方向を変換するよう配置され、
   前記副反射部により進行方向を変換された波動を受信する受信手段を設けた
   波動方向変換装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の波動方向変換装置であって、
   前記大副反射部により進行方向を変換された波動を伝送する伝送手段と、前記大副反射部により進行方向を変換された波動を受信する受信手段と、を有し、
   前記受信手段は、前記伝送手段を介して波動を受信するよう配置されている
   波動方向変換装置。
4. 請求項３に記載の波動方向変換装置であって、
   前記受信手段は太陽電池であり、
   前記太陽電池は、前記反射手段から前記伝送手段である光ファイバを介して伝送された光を受信するよう配置されている
   波動方向変換装置。
5. 請求項３に記載の波動方向変換装置であって、
   前記受信手段は、波動である光を拡散する拡散手段であり、
   前記伝送手段又は前記受信手段は、光を遮断する遮断手段を備え、
   前記遮断手段には太陽電池が設けられている
   波動方向変換装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の波動方向変換装置であって、
   前記反射手段は、第三の回転楕円面の少なくとも一部から構成される第三の主反射部を含んでおり、
   前記第三の主反射部は、前記第三の回転楕円面が有する二つの焦点のうちの一方の焦点が前記共通焦点と一致するよう配置されている
   波動方向変換装置。
7. 請求項１から請求項６までのいずれかに記載の波動方向変換装置において行われる波動方向変換方法であって、
   複数の主反射部は当該主反射部に入射した波動を副反射部に向けて反射し、
   前記副反射部は、複数の前記主反射部から入射した波動の進行方向を変換する
   波動方向変換方法。

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