JP2009229581A - Light collecting device - Google Patents

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Yutaka Ozaki
豊 尾崎
Hidemitsu Ozaki
秀充 尾崎
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HIKARI ENERGY KENKYUSHO KK
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HIKARI ENERGY KENKYUSHO KK
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    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52PV systems with concentrators

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly convenient and versatile light collecting device with a simple configuration can efficiently collect light incident at a wide range of angles (all-round light collection effect) which can be mass-produced inexpensively. <P>SOLUTION: A solar light collection sheet (light collecting device) 620 is constituted of an upper triangle-shaped part 621 having a triangular cross section, a lower plane part 622 of a thick planar shape, and a lower triangle-shaped part 623 identical in shape to the upper triangle-shaped part 621. The triangle-shaped parts 621 and 623 having the identical shape are arranged in a vertically symmetrical fashion, sandwiching the plane part 622. The shape angle of the triangle-shaped parts 621 and 623 is preferably 45° or more. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば、太陽光の集光に好適な集光装置に関する。   The present invention relates to a light collecting device suitable for collecting sunlight, for example.

現在、太陽光発電(PV:photovoltaic power generation)の方式として、受光面に受光発電部(太陽電池)を敷き詰めた平板方式が多く用いられている。平板方式の太陽光発電装置(平板型PV装置)は、設置面積の形状で光を集光する機能を有するため、太陽の向きを追尾する必要がなく、設置が容易である。しかし、平板型PV装置は、設置面積全体に太陽電池を敷き詰めるため、高価である。   Currently, as a method of photovoltaic power generation (PV), a flat plate method in which a light receiving power generation unit (solar cell) is spread on a light receiving surface is often used. A flat panel solar power generation device (flat PV device) has a function of condensing light in the shape of an installation area, and therefore does not need to track the direction of the sun and is easy to install. However, the flat plate type PV device is expensive because a solar cell is spread over the entire installation area.

そこで、近年、太陽光発電の更なる普及のために、PV装置の低価格化が求められている。そのため、コストの大半を占める太陽電池の枚数を少なくすることが求められている。   Thus, in recent years, there has been a demand for lower prices of PV devices in order to further spread solar power generation. Therefore, it is required to reduce the number of solar cells that occupy most of the cost.

このような背景から、常に太陽方向へ向けた集光レンズなどによって比較的小径の太陽電池面に太陽光を集光して効率的な発電を行うようにした集光型PV装置が普及しつつある(例えば、特許文献1参照)。集光レンズとしてはフレネルレンズを使用することが多い。このように、集光型PV装置では、受光面をフレネルレンズで構成して太陽光を数百倍に集光することにより、太陽電池の枚数を少なくしている。これにより、集光型PV装置は、平板型PV装置に比べて、太陽電池の使用コストを数十分の一に削減することができる。
特開2003−258291号公報
From such a background, a concentrating PV device that condenses sunlight on a relatively small-diameter solar cell surface by a condensing lens or the like that always faces in the solar direction and performs efficient power generation is becoming widespread. Yes (see, for example, Patent Document 1). Fresnel lenses are often used as condenser lenses. As described above, in the concentrating PV device, the number of solar cells is reduced by forming the light receiving surface with a Fresnel lens and concentrating sunlight several hundred times. Thereby, the condensing type PV apparatus can reduce the use cost of a solar cell to several tenths compared with a flat plate type PV apparatus.
JP 2003-258291 A

しかしながら、集光型PV装置にあっては、太陽光の向きを追尾する必要がない平板型PV装置と対照的に、集光レンズ(フレネルレンズ)の向きが僅かに太陽方向から外れると、太陽電池の受光面上の照度が急激に低下して発電量が大きく減少する。このため、集光型PV装置では、太陽光の向きを正確に検知し、その向きにフレネルレンズの法線面を合わせる必要がある。このときの角度のずれは、太陽電池のサイズと集光率に依存するが、例えば、±1度以内が要求される。このため、集光型PV装置では、正確な太陽光追尾機能が必須となっている。   However, in the condensing type PV device, in contrast to the flat plate type PV device that does not need to track the direction of sunlight, when the direction of the condensing lens (Fresnel lens) slightly deviates from the solar direction, The illuminance on the light-receiving surface of the battery is drastically reduced and the amount of power generation is greatly reduced. For this reason, in the concentrating PV device, it is necessary to accurately detect the direction of sunlight and to align the normal surface of the Fresnel lens with that direction. The angle deviation at this time depends on the size of the solar cell and the light collection rate, but is required to be within ± 1 degree, for example. For this reason, an accurate solar light tracking function is essential in the concentrating PV device.

ところが、例えば、家庭用の3kW程度の集光型PV装置の場合、太陽光追尾装置は、受光面だけで10m程度あり、しかも屋外に設置され強風に耐える強度も要求される。このため、家庭用の集光型PV装置でさえも、大掛かりな装置となり、設置費用を含めると当初のコストメリットを危うくしている。 However, in the case of a concentrating PV device of about 3 kW for home use, for example, the solar light tracking device has only about 10 m 2 on the light receiving surface, and is required to be installed outdoors and to withstand strong winds. For this reason, even a concentrating PV device for home use becomes a large-scale device, and if the installation cost is included, the initial cost merit is jeopardized.

このような理由から、現在、太陽光追尾の必要がない集光型PV装置の開発が強く求められている。   For these reasons, there is a strong demand for the development of a concentrating PV device that does not require solar tracking.

本発明者は、鋭意努力の結果、簡単な構成で、かつ大量に安価に製造することができ、しかも広範囲の角度で入射する光を効率的に集光することができ、かつ利便性・汎用性も高い、全く新しい集光装置および方法を編み出し、この集光装置および方法を利用すれば、軽量かつ安価に、太陽光追尾の必要がない集光型PV装置を実現できることを見出した。   As a result of diligent efforts, the present inventor can manufacture a large amount at a low cost with a simple configuration, and can efficiently collect light incident at a wide range of angles, and is convenient and versatile. It has been found that a completely new condensing device and method having high performance can be devised, and if this concentrating device and method are used, a concentrating PV device that is light and inexpensive and does not require solar tracking can be realized.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で、かつ大量に安価に製造することができ、しかも広範囲の角度で入射する光を効率的に集光することができ、かつ利便性・汎用性も高い集光装置および集光方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a point, can be manufactured inexpensively in a large amount with a simple configuration, and can efficiently collect light incident at a wide range of angles, Another object of the present invention is to provide a light collecting device and a light collecting method that are highly convenient and versatile.

本発明の集光装置は、平面構造を有するシート型の集光装置であって、外部から照射される光を入射させて前記平面構造の法線方向に導く集光部と、前記集光部からの光を入射させて内部で反射、屈折させつつ所定の方向に配光する配光部と、前記配光部からの光を入射させて内部で全反射させつつ所定の一方向に導く線状の導光部と、前記導光部からの光を入射させて圧縮して所定の目的の方向に配光する光圧縮制御部と、を有する構成を採る。   The light collecting device of the present invention is a sheet-type light collecting device having a planar structure, in which light irradiated from the outside is incident and guided in the normal direction of the planar structure; and the light collecting portion A light distribution part that makes light from the incident light incident and reflects and refracts the light in a predetermined direction, and a line that makes light from the light distribution part incident and totally reflects the light in a predetermined direction. And a light compression control unit that makes light from the light guide unit incident and compresses and distributes the light in a predetermined target direction.

本発明の集光方法は、平面構造を有するシート型の集光装置における集光方法であって、外部から照射される光を集光部に入射させて前記平面構造の法線方向に導く工程と、前記集光部からの光を配光部に入射させて内部で反射、屈折させつつ所定の方向に配光する工程と、前記配光部からの光を線状の導光部に入射させて内部で全反射させつつ所定の一方向に導く工程と、前記導光部からの光を光圧縮制御部に入射させて圧縮して所定の目的の方向に配光する工程と、を有するようにした。   The condensing method of the present invention is a condensing method in a sheet-type condensing device having a planar structure, and is a step of introducing light irradiated from the outside into the condensing part and guiding it in the normal direction of the planar structure And the step of causing the light from the light collecting unit to enter the light distribution unit and distributing the light in a predetermined direction while reflecting and refracting the light inside, and the light from the light distribution unit to the linear light guide unit And guiding the light in a predetermined direction while totally reflecting the light inside, and making the light from the light guide unit enter the light compression control unit and compress it to distribute the light in a predetermined target direction. I did it.

具体的には、本発明では、例えば、地上に固定されたシート形状の集光装置(集光シート)により集光を行う。集光シートでは、当該シート表面に照射される太陽光および散乱光を集光部から当該シート内部に取り込む。集光部は、反射光を最小限に抑えて広範囲の角度の入射光を当該シート内部に取り込むことができる機能および形状を有する。当該シート内部に取り込まれた入射光は、配光部により、当該シート平面上の線状の導光部の方向に配光される。配光部は、集光部により取り込まれた入射光を線状導光部に効率的に配光するための立体構造および線状導光部との接触形状を有する。線状導光部は、好ましくは、複数の線状の導光路を有する。光圧縮制御部は、複数の線状導光路からの入射光を1つにまとめることによって入射光のエネルギー密度を高める。この光圧縮機能を繰り返すことにより更にエネルギー密度を増加させることもできる。   Specifically, in the present invention, for example, light is collected by a sheet-shaped light collecting device (light collecting sheet) fixed on the ground. In the light collecting sheet, sunlight and scattered light irradiated on the surface of the sheet are taken into the sheet from the light collecting unit. The condensing unit has a function and a shape capable of taking incident light in a wide range of angles into the sheet while minimizing reflected light. Incident light taken into the sheet is distributed by the light distribution unit in the direction of the linear light guide on the sheet plane. The light distribution unit has a three-dimensional structure for efficiently distributing incident light taken in by the light collecting unit to the linear light guide and a contact shape with the linear light guide. The linear light guide section preferably has a plurality of linear light guide paths. The optical compression control unit increases the energy density of incident light by combining incident light from a plurality of linear light guides into one. By repeating this optical compression function, the energy density can be further increased.

本発明の他の集光装置は、一方の表面から照射された光を集光して他方の表面から出射するシート状の集光装置であって、少なくとも前記一方の表面に形成され、前記照射された光を直接内部に入射させるのみならず、前記照射された光に起因する外部の反射光をも内部に入射させる表面形状を有する表面形状部、を具備し、前記表面形状部は、前記一方の面側から任意の角度で照射された光を、境界面での反射と屈折を繰り返して内部に入射させる、構成を採る。   Another condensing device of the present invention is a sheet-like condensing device that condenses light emitted from one surface and emits it from the other surface, and is formed on at least the one surface, and the irradiation A surface shape portion having a surface shape that allows not only the incident light to be directly incident on the inside but also the external reflected light caused by the irradiated light to be incident on the inside. A configuration is adopted in which light irradiated at an arbitrary angle from one surface side is incident on the inside by repeating reflection and refraction at the boundary surface.

本発明のさらに他の集光装置は、一方の表面から照射された光を集光して他方の表面から出射するシート状の集光装置であって、前記一方の表面に形成され、前記照射された光を直接内部に入射させるのみならず、前記照射された光に起因する外部の反射光をも内部に入射させる表面形状を有する第1の表面形状部と、前記他方の表面に形成され、前記第1の表面形状部と同一または略同一の表面形状を有する第2の表面形状部と、を具備し、前記第1の表面形状部および前記第2の表面形状部は、上下対称にまたは上下略対称に配置されている、構成を採る。好ましくは、本集光装置は、平板状の平板部、をさらに具備し、前記第1の表面形状部および前記第2の表面形状部は、前記平板部を挟んで上下対称にまたは上下略対称に配置されている。   Still another light collecting device of the present invention is a sheet-like light collecting device that collects light emitted from one surface and emits the light from the other surface, and is formed on the one surface, and the irradiation Formed on the other surface, the first surface shape portion having a surface shape that allows not only the incident light to be directly incident on the inside but also the external reflected light caused by the irradiated light to be incident on the inside. A second surface shape portion having the same or substantially the same surface shape as the first surface shape portion, and the first surface shape portion and the second surface shape portion are vertically symmetrical. Or the structure arrange | positioned substantially vertically is taken. Preferably, the light collecting device further includes a flat plate portion, and the first surface shape portion and the second surface shape portion are vertically symmetrical or substantially vertically symmetrical with respect to the flat plate portion. Is arranged.

本発明によれば、簡単な構成で、かつ大量に安価に製造することができ、しかも広範囲の角度で入射する光を効率的に集光することができ、かつ高い利便性・汎用性を実現することができる。   According to the present invention, it is possible to manufacture a large amount at a low cost with a simple configuration, and it is possible to efficiently collect light incident at a wide range of angles, and realize high convenience and versatility. can do.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る集光装置の構成を示すブロック図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the light collecting apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.

図1に示す集光装置100は、平面構造を有するシート型の集光装置であって、例えば、太陽光などの自然光(散乱光など周囲に存在する周辺光を含む)をシート形状の平面上に集光し、特定の方向に配光する機能を有する。このシート型集光装置100は、各種の光応用システム(例えば、集光型PVや太陽光照明、バックライトなど)に対する太陽光利用の利便性を向上させ、安価な光応用システムを提供することを目的としている。   A light collecting device 100 shown in FIG. 1 is a sheet-type light collecting device having a planar structure. For example, natural light such as sunlight (including ambient light such as scattered light) on a sheet-shaped flat surface. And has a function of distributing light in a specific direction. The sheet-type concentrating device 100 improves the convenience of using sunlight for various light application systems (for example, concentrating PV, sunlight illumination, backlight, etc.) and provides an inexpensive light application system. It is an object.

このシート型集光装置(以下「本装置」ともいう)100は、大別して、法線集光部110、法線配光部120、線状導光部130、および光圧縮制御部140で構成されている。   The sheet-type light collecting device (hereinafter also referred to as “this device”) 100 is roughly composed of a normal light collecting unit 110, a normal light distribution unit 120, a linear light guide unit 130, and an optical compression control unit 140. Has been.

法線集光部110は、外部から照射される光(太陽光その他周辺光)を入射させて本装置100の法線方向に導く機能を有する。具体的には、法線集光部110は、本装置100の法線方向から任意の角度で斜めから入射した光をその法線方向に取り込み(集光し)、法線配光部120の内部に、全反射可能な角度で入光させる機能を有する。このように、斜めから入射した光を可能な限り法線方向にそろえることにより、法線配光部120の構成(形状)を容易にすることができる。後で詳述するように、法線集光部110は、例えば、マイクロレンズをアレイ状に配列した構成を有する。なお、入射光が法線方向からずれるほど反射光が多くなり、例えば、空気中からの入射の場合、入射角が80°で透過率が50%程度になるため、斜めから入射する際に限界となる角度として、80°程度を想定することができる(ただし、上記のように完全になくなるわけではない)。   The normal line condensing unit 110 has a function of introducing light (sunlight or other ambient light) irradiated from the outside and guiding it in the normal direction of the apparatus 100. Specifically, the normal light focusing unit 110 captures (condenses) light incident obliquely at an arbitrary angle from the normal direction of the apparatus 100 in the normal direction, and the normal light distribution unit 120 It has a function of entering light at an angle that allows total reflection. In this way, the configuration (shape) of the normal light distribution unit 120 can be facilitated by aligning light incident obliquely in the normal direction as much as possible. As will be described in detail later, the normal light condensing unit 110 has, for example, a configuration in which microlenses are arranged in an array. Incidentally, the more the incident light deviates from the normal direction, the more reflected light. For example, in the case of incidence from the air, the incident angle is 80 ° and the transmittance is about 50%. As an angle, about 80 ° can be assumed (however, it is not completely lost as described above).

法線配光部120は、法線集光部110からの光を入射させて内部で反射、屈折させつつ所定の方向に配光する機能を有する。具体的には、法線配光部120は、法線集光部110からの光を入射させて内部で反射、屈折させつつ、線状導光部130の内部に、全反射可能な角度で入光させる機能を有する。後で詳述するように、法線配光部120は、複数の法線配光路によって構成されている。各法線配光路は、例えば、上記アレイ状の各マイクロレンズの位置に配置されている。なお、エネルギー効率の観点からは、入射光を法線配光部120の内部で全反射のみを利用して線状導光部130に配光することが好ましいが、実際問題として、全反射のみでは広範囲の入射光を線上導光部130に配光することは困難である。そこで、本実施の形態では、法線配光部120の形状をなるべく全反射になるような形状にしつつも、全反射だけではなく反射と屈折も利用するようにしている。   The normal light distribution unit 120 has a function of allowing light from the normal light converging unit 110 to enter and distributing light in a predetermined direction while reflecting and refracting the light. Specifically, the normal light distribution unit 120 receives the light from the normal light condensing unit 110 and reflects and refracts the light inside the light guide unit 130 at an angle that allows total reflection inside the linear light guide unit 130. It has a function to make light incident. As will be described in detail later, the normal light distribution unit 120 includes a plurality of normal light distribution paths. Each normal light distribution path is arranged, for example, at the position of each of the array-shaped microlenses. From the viewpoint of energy efficiency, it is preferable to distribute incident light to the linear light guide unit 130 using only total reflection inside the normal light distribution unit 120. However, as a practical problem, only total reflection is used. Then, it is difficult to distribute a wide range of incident light to the linear light guide unit 130. Therefore, in the present embodiment, while the shape of the normal light distribution unit 120 is made to be totally reflective as much as possible, not only total reflection but also reflection and refraction are used.

線状導光部130は、法線配光部120からの光を入射させて内部で全反射させつつ所定の一方向に導く機能を有する。具体的には、線状導光部130は、法線配光部120からの光を入射させて内部で全反射させつつ、所定の一方向に線状に圧縮集光し、光圧縮制御部140の内部に入光(転送)させる機能を有する。後で詳述するように、線状導光部130は、互いに光学的に分離された複数の線状構造の導光路(以下「線状導光路」という)を有する。線状導光路は、例えば、透明のシート基板上に印刷して形成されている。また、線状導光路には、複数の法線配光路が接続されている。なお、本明細書において、光の「圧縮」とは、光を集めるなどして光のエネルギー密度を高めることをいう。   The linear light guide unit 130 has a function of introducing light from the normal light distribution unit 120 and guiding the light in a predetermined direction while totally reflecting the light. Specifically, the linear light guide unit 130 causes the light from the normal light distribution unit 120 to enter and totally reflect the light internally, and compresses and collects the light in a predetermined direction in a linear manner. 140 has a function of entering (transferring) light into the inside. As will be described in detail later, the linear light guide unit 130 has a plurality of linear structure light guides (hereinafter referred to as “linear light guides”) optically separated from each other. For example, the linear light guide is formed by printing on a transparent sheet substrate. In addition, a plurality of normal light distribution paths are connected to the linear light guide path. In this specification, “compression” of light refers to increasing the energy density of light by collecting light or the like.

光圧縮制御部140は、線状導光部130の内部を進む光を入射させて圧縮して所定の目的の方向に配光する機能を有する。具体的には、光圧縮制御部140は、全反射を繰り返しながら線状導光部130(複数の線状導光路)の内部を進んで入射した光をまとめて高圧縮光(高圧縮された光)に変換し、光応用システム部200に入光(転送)させる機能を有する。後で詳述するように、光圧縮制御部140は、例えば、平面レンズの作用により圧縮光を細線化して更にエネルギー密度を高めるようにしている。   The light compression control unit 140 has a function of causing light traveling inside the linear light guide unit 130 to be incident and compressing the light, and distributing the light in a predetermined target direction. Specifically, the light compression control unit 140 collects the light that has entered the linear light guide unit 130 (a plurality of linear light guides) while repeating total reflection, and combined the light into a highly compressed light (highly compressed). Light) and having the light application system unit 200 enter (transfer) light. As will be described in detail later, the optical compression control unit 140, for example, thins the compressed light by the action of a flat lens to further increase the energy density.

なお、光応用システム部200は、用途に応じて各種のシステムが考えられる。例えば、光応用システム部200として、上記のように、集光型PVや太陽光照明、バックライトなどが考えられる。いずれにしろ、光応用システム部200は、シート型集光装置100(特に光圧縮制御部140)から入射した光を当該光応用システムに合わせて変換する機能を有する。具体的には、例えば、集光型PVの場合は、シート型集光装置100からの入射光(高圧縮光)を光発電素子(太陽電池)に照射する。また、太陽光照明に直接使用する場合は、例えば、シート型集光装置100からの入射光(高圧縮光)を光拡散シートに直接転送する。また、バックライトの光源として使用する場合は、例えば、2次元分光プリズムを平面シートに形成しておき、この2次元分光プリズムを用いてシート型集光装置100からの入射光(高圧縮光)を所定の色(RGB)に分光して出力する。   The optical application system unit 200 may be various systems depending on the application. For example, as the optical application system unit 200, as described above, a condensing PV, sunlight illumination, a backlight, or the like can be considered. In any case, the light application system unit 200 has a function of converting light incident from the sheet-type light collecting device 100 (particularly, the optical compression control unit 140) according to the light application system. Specifically, for example, in the case of the condensing type PV, incident light (highly compressed light) from the sheet type condensing device 100 is irradiated to the photovoltaic element (solar cell). Moreover, when using it directly for sunlight illumination, for example, the incident light (high compression light) from the sheet-type light collecting device 100 is directly transferred to the light diffusion sheet. When used as a light source for a backlight, for example, a two-dimensional spectroscopic prism is formed on a flat sheet, and incident light (highly compressed light) from the sheet-type condensing device 100 is formed using the two-dimensional spectroscopic prism. Is split into a predetermined color (RGB) and output.

上記各構成要素のうち、少なくとも法線集光部110、法線配光部120、および線状導光部130の一部は、同一基板上に形成されている。具体的には、例えば、平面状のシート基板上に線状導光部130(複数の線状導光路)の一部が形成され、この一部の線状導光部130(各線状導光路)上に法線配光部120(複数の法線配光路)が配置され、この法線配光部120(各法線配光路)上に法線集光部110(各マイクロレンズ)が配置されている。後で詳述するように、少なくとも法線配光部120および線状導光部130は、透明のシート基板上に、好ましくは、スクリーン印刷により形成される。   Among the components described above, at least a part of the normal light collecting unit 110, the normal light distribution unit 120, and the linear light guide unit 130 are formed on the same substrate. Specifically, for example, a part of the linear light guide 130 (a plurality of linear light guides) is formed on a planar sheet substrate, and this part of the linear light guide 130 (each linear light guide). ) On which a normal light distribution unit 120 (a plurality of normal light distribution paths) is arranged, and a normal light condensing unit 110 (each microlens) is arranged on the normal light distribution unit 120 (each normal light distribution path). Has been. As will be described in detail later, at least the normal light distribution unit 120 and the linear light guide unit 130 are preferably formed on a transparent sheet substrate by screen printing.

また、好ましくは、シート基板上の法線集光部110、法線配光部120、および線状導光部130の一部は、所定の単位でユニット化されている。以下、このユニット化された単位構造の部分を「平面集光シート部」と呼ぶことにする。この平面集光シート部150は、外部の光を線状の特定方向に集光する機能を有する。また、法線集光部110および法線配光部120を持たず、専ら線状導光部130のみからなる単位構造の部分を「線状導光シート部」と呼ぶことにする。この線状導光シート部160は、線状の特定方向に集光された光をさらに線状に圧縮集光しながら所定の一方向に導く(転送する)機能を有する。この場合、シート型集光装置100は、少なくとも平面集光シート部150と光圧縮制御部140で構成され、必要に応じて線状導光シート部160をさらに有する。もちろん、好ましくは、光圧縮制御部140も、平面状の基板上に形成されてユニット化されている。以下、特にこのユニット化された光圧縮制御部を「光圧縮シート部」と呼ぶことにする。したがって、このようにそれぞれユニット化された平面集光シート部150、線状導光シート部160、および光圧縮シート部170を適宜組み合わせることにより、高い自由度で、用途や環境に応じて、適当なサイズと形状のシート型集光装置100を容易に設置することができる。特に平面集光シート部150は、水平方向のみならず垂直方向にも組み合わせることができる。すなわち、平面集光シート部150は、同一平面上水平方向に複数配置したり、上下垂直方向に複数積層したりすることができる。   Preferably, a part of the normal line condensing unit 110, the normal light distribution unit 120, and the linear light guide unit 130 on the sheet substrate is unitized in a predetermined unit. Hereinafter, the unitized unit structure portion is referred to as a “planar light collecting sheet portion”. The planar light collecting sheet unit 150 has a function of condensing external light in a linear specific direction. Further, a unit structure portion that does not have the normal light condensing unit 110 and the normal light distribution unit 120 and is composed only of the linear light guide unit 130 will be referred to as a “linear light guide sheet unit”. The linear light guide sheet section 160 has a function of guiding (transferring) light collected in a specific linear direction in a predetermined direction while further compressing and condensing the light in a linear shape. In this case, the sheet-type condensing device 100 includes at least a planar condensing sheet unit 150 and an optical compression control unit 140, and further includes a linear light guide sheet unit 160 as necessary. Of course, preferably, the optical compression control unit 140 is also formed as a unit on a planar substrate. Hereinafter, this unitized optical compression control unit will be referred to as an “optical compression sheet unit”. Accordingly, by appropriately combining the flat light collecting sheet portion 150, the linear light guide sheet portion 160, and the light compression sheet portion 170 that are unitized in this way, it can be appropriately selected according to the application and environment with a high degree of freedom. It is possible to easily install the sheet-type light collecting device 100 having a proper size and shape. In particular, the flat light collecting sheet portion 150 can be combined not only in the horizontal direction but also in the vertical direction. In other words, a plurality of the planar light collecting sheet portions 150 can be arranged in the horizontal direction on the same plane or can be stacked in the vertical direction.

なお、上記のように、線状導光部130では、入射した光は内部を全反射しながら伝播する。全反射により伝播する光は外部に漏れないため、外部から見ると線状導光部130は透明に見える。これは、法線配光部120が全反射のみの形状を有する場合には、このような法線配光部120についても同様である。光の伝達において、外部から見えるということは、光エネルギーの損失を意味する。   As described above, in the linear light guide 130, the incident light propagates while being totally reflected inside. Since light propagating by total reflection does not leak to the outside, the linear light guide 130 appears transparent when viewed from the outside. This is the same for the normal light distribution unit 120 when the normal light distribution unit 120 has a shape of only total reflection. In light transmission, being visible from the outside means loss of light energy.

次いで、シート型集光装置100の具体的な構成例について、図面を用いて詳細に説明する。   Next, a specific configuration example of the sheet type light collecting device 100 will be described in detail with reference to the drawings.

図2は、シート型集光装置100の構成の一例を示す概略要部斜視図である。特に、図2は、平面集光シート部150の要部の構成の一例を示している。   FIG. 2 is a schematic perspective view of an essential part showing an example of the configuration of the sheet type light collecting device 100. In particular, FIG. 2 shows an example of the configuration of the main part of the flat condensing sheet portion 150.

図2に示すシート型集光装置100aは、平面集光シート部150aを有する。この平面集光シート部150aは、図2に示すように、シート基板151上に法線集光部110a、法線配光部120a、および線状導光部130aを形成して構成されている。   A sheet-type condensing device 100a shown in FIG. 2 has a flat condensing sheet portion 150a. As shown in FIG. 2, the flat light collecting sheet portion 150a is configured by forming a normal light collecting portion 110a, a normal light distribution portion 120a, and a linear light guide portion 130a on a sheet substrate 151. .

法線集光部110aは、例えば、透明のシート層111上にマイクロレンズ112をアレイ状に配列して構成されている。   For example, the normal light condensing unit 110 a is configured by arranging microlenses 112 in an array on a transparent sheet layer 111.

この構成では、各マイクロレンズ112は、上から見ると円形であるため、隣接するマイクロレンズ112間に隙間が生じる。そこで、好ましくは、法線集光部110aは多層化されている。   In this configuration, since each microlens 112 is circular when viewed from above, a gap is generated between adjacent microlenses 112. Therefore, preferably, the normal line condensing unit 110a is multilayered.

図3は、多層化された法線集光部110aの構成を示す概略断面図である。図3に示す例では、法線集光部110aは、2層構造を有し、第1の法線集光部層113−1と第2の法線集光部層113−2を積層して構成されている。法線集光部110aの上下2層(法線集光部層113−1、13−2)の位置関係は、図3に示す通りである。ただし、図3では、便宜上、同一の法線集光部層113におけるマイクロレンズ112間の隙間を無視して示している。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the multilayered normal line condensing unit 110a. In the example shown in FIG. 3, the normal light collector 110a has a two-layer structure, and a first normal light collector layer 113-1 and a second normal light collector layer 113-2 are stacked. Configured. The positional relationship between the upper and lower two layers (normal light condensing part layers 113-1 and 13-2) of the normal light condensing part 110a is as shown in FIG. However, in FIG. 3, for the sake of convenience, the gap between the microlenses 112 in the same normal line condensing portion layer 113 is ignored.

法線集光部層113は、例えば、上記のように、透明のシート層111上にマイクロレンズ112をアレイ状に配列して構成されている。このとき、法線集光部層113のマイクロレンズ112は、後述するように(例えば、特に図11(B)参照)、対応する各線状導光路の伸長方向と平行でかつその線状導光路から離れた(オフセットされた)直線上に一列に配列されている。ところが、各マイクロレンズ112は、上記のように、上から見ると円形であるため、同一の法線集光部層113では、隣接するマイクロレンズ112間に隙間が生じる。そこで、この例では、同じ構造の法線集光部層113を上下に配置して2層構造にしている。ただし、このとき、図3に示すように、上下の法線集光部層113−1、13−2は、互いに、同じ線状導光路に対応するマイクロレンズ列について、隣接するマイクロレンズ112間の隙間の中心位置に他の法線集光部層113のマイクロレンズ112の中心がくるように、マイクロレンズ112の配列が調整されている。   For example, the normal light concentrating portion layer 113 is configured by arranging the microlenses 112 in an array on the transparent sheet layer 111 as described above. At this time, as will be described later, the microlens 112 of the normal light concentrating portion layer 113 is parallel to the extending direction of each corresponding linear light guide and the linear light guide, as will be described later (for example, see FIG. 11B). Are arranged in a line on a straight line away from (offset). However, since each microlens 112 is circular when viewed from above as described above, a gap is generated between adjacent microlenses 112 in the same normal light condensing portion layer 113. Therefore, in this example, the normal light condensing portion layers 113 having the same structure are arranged above and below to form a two-layer structure. However, at this time, as shown in FIG. 3, the upper and lower normal light condensing portion layers 113-1 and 13-2 are arranged between adjacent microlenses 112 in the microlens rows corresponding to the same linear light guide path. The arrangement of the microlenses 112 is adjusted so that the center of the microlens 112 of the other normal light condensing portion layer 113 is positioned at the center of the gap.

法線集光部110aは、上記のように、斜めから入射した光を可能な限り法線方向にそろえて、法線配光部120の構成を容易にするという機能を有する。したがって、この例のように、法線集光部110aを2層化(多層化)することにより、外部からの光がマイクロレンズ112に入射する割合が増大し、この機能の実現をより一層確実にすることができる。   As described above, the normal light condensing unit 110a has a function of facilitating the configuration of the normal light distributing unit 120 by aligning light incident from an oblique direction in the normal direction as much as possible. Therefore, as shown in this example, the normal light condensing unit 110a is formed into two layers (multilayered), so that the ratio of the incident light from the outside to the microlens 112 is increased, and the realization of this function is further ensured. Can be.

さらには、図示しないが、平面集光シート部150a自体も2層構造(多層構造)にすることにより、更に集光率(外部からの光が線状導光部130に集光される割合)を向上することができる。   Furthermore, although not shown, the flat light collecting sheet portion 150a itself has a two-layer structure (multi-layer structure), thereby further condensing rate (ratio at which light from the outside is condensed on the linear light guide portion 130). Can be improved.

法線集光部110a(多層構造を有する場合は各法線集光部層113)は、紫外線硬化樹脂をインクとして使用したインクジェット印刷技術を用いて、例えば、透明のシート層111上にマイクロレンズ112を印刷して形成されている。なお、マイクロレンズ112の製造方法は、インクジェット印刷技術に限定されるわけではなく、任意の適当な製造方法を適用することができる。例えば、インクジェット印刷技術に代えて、スクリーン印刷技術やプラスチック成形技術、光成形技術なども適用可能である。   The normal light condensing part 110a (each normal light condensing part layer 113 in the case of having a multilayer structure) is formed by using, for example, a microlens on the transparent sheet layer 111 using an ink jet printing technique using an ultraviolet curable resin as an ink. 112 is printed. The manufacturing method of the microlens 112 is not limited to the ink jet printing technique, and any appropriate manufacturing method can be applied. For example, instead of the ink jet printing technique, a screen printing technique, a plastic molding technique, an optical molding technique, or the like can be applied.

法線集光部110aは、上記のように、入射光の中で法線方向から大きく外れた光をなるべく法線方向に近く屈折させて法線配光部120aに入光させる機能を有する。この機能を実現するためには、表面に角度をつけて反射光を少なくしつつ法線方向に配光する必要がある。このため、法線集光部110aの表面は、単なる平面でなく、図2および図3に示すように、円形のレンズの構造を持ち、このレンズの作用により、斜めからの光を有効に取り込む必要がある。しかも、このレンズは、法線配光部120aに入射光を導く機能を併せ持つことになる。しかし、レンズは円形であるため、すべての表面を覆うことはできない。そこで、図3に示す例では、法線集光部110aを2層構造にしている。図3において、破線は、入射した光を法線配光部120aの1点に集光するイメージを示し、上側の実線の矢印は、入射光の角度を示している。この場合、入射光は、平坦な面に入射する場合と比べて、局所的な面(レンズの表面)の法線方向に近い角度で入射するようになるため、透過率を高めた状態で集光することが可能になる。   As described above, the normal light condensing unit 110a has a function of refracting light that is greatly deviated from the normal direction in incident light as close as possible to the normal light distribution unit 120a. In order to realize this function, it is necessary to distribute light in the normal direction while providing an angle to the surface to reduce reflected light. For this reason, the surface of the normal light condensing unit 110a is not a mere plane, but has a circular lens structure as shown in FIGS. 2 and 3, and this lens effectively captures light from an oblique direction. There is a need. Moreover, this lens also has a function of guiding incident light to the normal light distribution unit 120a. However, since the lens is circular, it cannot cover all surfaces. Therefore, in the example shown in FIG. 3, the normal light condensing unit 110a has a two-layer structure. In FIG. 3, a broken line indicates an image in which incident light is collected at one point of the normal light distribution unit 120 a, and an upper solid line arrow indicates an angle of incident light. In this case, incident light is incident at an angle closer to the normal direction of the local surface (lens surface) than when incident on a flat surface. It becomes possible to shine.

法線集光部110は、広範囲の角度で入射する光を効率良く本装置100a内に取り込むことを目的としており、この目的を達成するため、法線集光部110(多層構造を有する場合は各法線集光部層、以下同様)は、種々の適当な表面形状をとることができる。例えば、図2および図3に示すマイクロレンズアレイ状に代えて、三角錐や四角錐などの角錐の形状であってもよい。   The normal line condensing unit 110 is intended to efficiently capture light incident at a wide range of angles into the apparatus 100a. To achieve this purpose, the normal line condensing unit 110 (in the case of having a multilayer structure) Each normal light condensing portion layer (hereinafter the same) can take various appropriate surface shapes. For example, instead of the microlens array shown in FIGS. 2 and 3, a pyramid shape such as a triangular pyramid or a quadrangular pyramid may be used.

図4は、法線集光部110の他の構成(表面形状)を示す概略図であり、特に、図4(A)は、概略要部斜視図、図4(B)は、概略要部断面図である。   FIG. 4 is a schematic view showing another configuration (surface shape) of the normal light condensing unit 110. In particular, FIG. 4 (A) is a schematic main part perspective view, and FIG. 4 (B) is a schematic main part. It is sectional drawing.

図4に示す例では、法線集光部110bは、長手方向(線状導光路131の伸長方向)の断面が略三角形である三角柱114をアレイ状に配列して構成されている。法線集光部110bは、表面のこの三角形状によって、三角プリズムの機能により、入射光を法線方向に導く機能を有する。この場合も、法線方向から入射する光(図4(A)の実線の矢印)はもちろん、法線方向から外れた角度で入射する光(図4(A)の破線の矢印)も、法線集光部110bによって法線方向に集光される。例えば、法線方向から外れた角度で入射する光については、図4(B)に示す経路をたどって、法線方向に集光される。具体的には、例えば、入射角が80°の入射光は、境界面を通過する度に曲がり、80°→76.35°→53°→47°と角度が変化する。   In the example illustrated in FIG. 4, the normal light condensing unit 110 b is configured by arranging triangular prisms 114 having a substantially triangular cross section in the longitudinal direction (extending direction of the linear light guide 131) in an array. The normal light condensing unit 110b has a function of guiding incident light in the normal direction by the function of a triangular prism due to the triangular shape of the surface. Also in this case, not only the light incident from the normal direction (solid arrow in FIG. 4A) but also the light incident at an angle deviating from the normal direction (broken arrow in FIG. 4A) The light is condensed in the normal direction by the line condensing unit 110b. For example, light incident at an angle deviating from the normal direction is collected in the normal direction along the path shown in FIG. Specifically, for example, incident light with an incident angle of 80 ° is bent every time it passes through the boundary surface, and the angle changes from 80 ° → 76.35 ° → 53 ° → 47 °.

なお、本発明者は、図4(A)に示すような表面形状(三角形の形状)を例にとって光線捕捉効率のシミュレーションを行った。この結果得られた新たな知見に基づく構成については、実施の形態2において詳細に説明する。   Note that the present inventor performed a simulation of the light beam capture efficiency by taking a surface shape (triangular shape) as shown in FIG. 4A as an example. The configuration based on the new knowledge obtained as a result will be described in detail in Embodiment 2.

図5は、法線配光部120aおよび線状導光部130aの構成の一例を示す概略斜視図である。図6は、図5を上から見た平面図、図7は、図6のVII−VII線に沿う断面図、図8は、図6のVIII−VIII線に沿う断面図である。さらに、図9は、図5の詳細を示す図であり、特に、図9(A)は、図6と同様の平面図、図9(B)は、図9(A)の要部を示す平面図、図9(C)は、図9(B)の要部拡大図である。なお、図5〜図8には、本装置100aを集光型PVに適用する場合を想定して、東西南北の方位を付している。   FIG. 5 is a schematic perspective view illustrating an example of the configuration of the normal light distribution unit 120a and the linear light guide unit 130a. 6 is a plan view of FIG. 5 as viewed from above, FIG. 7 is a sectional view taken along line VII-VII in FIG. 6, and FIG. 8 is a sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. 9 is a diagram showing details of FIG. 5. In particular, FIG. 9 (A) is a plan view similar to FIG. 6, and FIG. 9 (B) shows the main part of FIG. 9 (A). FIG. 9C is a plan view of the main part of FIG. 9B. 5-8, the direction of the east, west, north, and south is attached | subjected supposing the case where this apparatus 100a is applied to condensing type PV.

法線配光部120aは、上記のように、法線集光部110aからの光を入射させて内部で反射、屈折させつつ、線状導光部130a(線状導光路131)の内部に、全反射可能な角度で入光させる機能を有する。図5〜図9に示す例では、法線配光部120aは、法線集光部110aの各マイクロレンズ112に対応して複数の法線配光路121を有する。法線配光路121の入口122(光の入射口)は法線集光部110aのシート基板111に接続され、出口(光の出射口)は接続部123を介して線状導光部130aの対応する左右一対の線状導光路131に接続されている。すなわち、法線配光路121は、対応する左右一対の線状導光路131の中間位置上に配置されている。また、この例では、法線配光路121の入口122は楕円形状を有し、法線配光路121の本体部(接続部123を除く部分)は楕円錐台の形状をしている。すなわち、本体部の出口124も楕円形状を有する。   As described above, the normal light distribution unit 120a allows the light from the normal light collection unit 110a to enter and reflect and refract the light inside the linear light guide unit 130a (the linear light guide 131). , And has a function of entering light at an angle that allows total reflection. In the example illustrated in FIGS. 5 to 9, the normal light distribution unit 120 a includes a plurality of normal light distribution paths 121 corresponding to the micro lenses 112 of the normal light condensing unit 110 a. An inlet 122 (light entrance) of the normal light distribution path 121 is connected to the sheet substrate 111 of the normal light collector 110a, and an outlet (light exit) is connected to the linear light guide 130a via the connection 123. It is connected to a corresponding pair of left and right linear light guides 131. That is, the normal light distribution path 121 is disposed on an intermediate position between the corresponding pair of left and right linear light guide paths 131. Further, in this example, the entrance 122 of the normal light distribution path 121 has an elliptical shape, and the main body portion (portion excluding the connection portion 123) of the normal light distribution path 121 has an elliptic frustum shape. That is, the outlet 124 of the main body also has an elliptical shape.

特に、好ましくは、入射光(太陽光)を有効に利用するため、図5〜図9に示すように、隣接する法線配光路121の入口(光の入射口)122は、法線配光路121の高さ、上面(入口)の形、および面積を考慮して、互いに重なるように構成されている。また、この例では、東西方向からの入射光を入射角の変化にかかわらず、効率的に集光するため(東西方向の集光性向上)、法線配光路121の入口122の形状を東西方向に長い楕円形状とし(特に図9参照)、かつ、入射した光を接続部123により左右一対の線状導光路131に導く構成としている。すなわち、この例では、接続部123を設けて、法線配光部120aの東西方向の入射光を方向によって左右一対の線状導光路131に振り分けるようにしている。   In particular, preferably, in order to effectively use incident light (sunlight), as shown in FIGS. 5 to 9, the entrance (light entrance) 122 of the adjacent normal light distribution path 121 is a normal light distribution path. In consideration of the height of 121, the shape of the upper surface (inlet), and the area, they are configured to overlap each other. In this example, in order to efficiently collect incident light from the east-west direction regardless of the change in the incident angle (improvement of light collection in the east-west direction), the shape of the inlet 122 of the normal light distribution path 121 is east-west. An elliptical shape that is long in the direction (see FIG. 9 in particular), and the incident light is guided to the pair of left and right linear light guides 131 by the connecting portion 123. That is, in this example, the connection part 123 is provided, and the incident light in the east-west direction of the normal light distribution part 120a is distributed to the pair of left and right linear light guides 131 depending on the direction.

また、この例では、線状導光路131から法線配光路121への光の逆流を最小にするため、法線配光路121の接続部123の線状導光路131との接触点を、小さく、かつ、できるだけ線状導光路131に平行に接触させるようにしている。これにより、線状導光路131から法線配光路121に逆行する光の量を少なくすることができる。   In this example, in order to minimize the backflow of light from the linear light guide 131 to the normal light distribution path 121, the contact point of the connection portion 123 of the normal light distribution path 121 with the linear light guide 131 is reduced. And it is made to contact in parallel with the linear light guide 131 as much as possible. Thereby, the amount of light traveling backward from the linear light guide path 131 to the normal light distribution path 121 can be reduced.

また、太陽光の場合、その入射角は場所の緯度で変化する。そのため、法線配光路121の側面の傾斜角θ、γ(図8参照)は、法線配光部120aの高さならびに設置場所の緯度および傾きを考慮して、例えば、実測により、最適値に決定される。ここで、傾斜角θは、例えば、太陽の高さが最も低いとき(北半球の場合は冬至)でも太陽光を有効に利用できる角度に設定される。また、傾斜角γは、例えば、太陽の高さが最も高いとき(北半球の場合は夏至)でも太陽光を有効に利用できる角度に設定される。例えば、図8の例では、破線の円内に示すように、太陽の夏場の高度として80°を、冬場の高度として30°をそれぞれ暫定的に設定している。本装置100aを水平面上に配置すると仮定した場合でも、太陽光の高さは夏と冬で異なり、また、緯度によっても変化したりと、想定できる変数は多い。そのため、実際の設置に当たっては、多数の変数を考慮して、例えば、上記のように、実測により、傾斜角θ、γを最適値に設定することが好ましい。   In the case of sunlight, the incident angle varies with the latitude of the place. Therefore, the inclination angles θ and γ (see FIG. 8) of the side surface of the normal light distribution path 121 are optimum values by, for example, actual measurement in consideration of the height of the normal light distribution unit 120a and the latitude and inclination of the installation location. To be determined. Here, for example, the inclination angle θ is set to an angle at which sunlight can be used effectively even when the height of the sun is the lowest (in the northern hemisphere, the winter solstice). In addition, for example, the inclination angle γ is set to an angle at which sunlight can be used effectively even when the height of the sun is the highest (summer solstice in the case of the northern hemisphere). For example, in the example of FIG. 8, as shown in a broken-line circle, the sun summer altitude is set to 80 ° and the winter altitude is set to 30 ° provisionally. Even when it is assumed that the device 100a is arranged on a horizontal plane, there are many variables that can be assumed, such as the height of sunlight is different between summer and winter, and changes depending on the latitude. Therefore, in actual installation, it is preferable to set the inclination angles θ and γ to optimum values by actual measurement as described above in consideration of many variables.

線状導光部130aは、上記のように、法線配光部120aからの光を入射させて内部で全反射させつつ所定の一方向に導く機能を有する。線状導光部130aは、互いに光学的に分離された複数の線状構造の導光路(線状導光路131)を有する。線状導光路131は、全反射を用いて、法線配光部120aの法線配光路121から入射した光を一方向に導く機能を有する。線状導光路131は、例えば、透明のシート基板151上に印刷して形成されている。   As described above, the linear light guide unit 130a has a function of causing the light from the normal light distribution unit 120a to enter and guide the light in a predetermined direction while totally reflecting the light internally. The linear light guide part 130a has a plurality of linear structure light guides (linear light guides 131) optically separated from each other. The linear light guide 131 has a function of guiding light incident from the normal light distribution path 121 of the normal light distribution unit 120a in one direction using total reflection. The linear light guide 131 is formed by printing on a transparent sheet substrate 151, for example.

法線配光路121および線状導光路131は、いずれも、全反射により内部を光が伝播することが好ましいため、可視光での屈折率が同一であることが理想的である。このため、基本的には、法線配光路121および線状導光路131は、例えば、同一成分の樹脂、好ましくは、紫外線硬化樹脂を用いて形成されている。紫外線硬化樹脂は、一般に、プレポリマー、モノマー、光開始剤、増感剤、着色剤、および各種添加剤をブレンドして構成されている。紫外線硬化樹脂は、紫外線(UV光)の照射を受けると、光開始剤が紫外線を吸入して光重合反応を開始し、モノマーやプレポリマーをポリマーに転換して網目状の架橋構造を生成する。紫外線硬化樹脂を用いる場合、法線配光路121および線状導光路131と接する周囲の物質(媒質)は、例えば、空気、または窒素などの不活性気体であることが好ましい。ただし、気体の種類はこれに限定されるわけではない。基本的には、気体であれば屈折率は1.0付近であるため、任意の気体を用いることができる。   Since both the normal light distribution path 121 and the linear light guide path 131 preferably transmit light internally by total reflection, it is ideal that the refractive index in visible light is the same. Therefore, basically, the normal light distribution path 121 and the linear light guide path 131 are formed using, for example, the same component resin, preferably, an ultraviolet curable resin. The ultraviolet curable resin is generally constituted by blending a prepolymer, a monomer, a photoinitiator, a sensitizer, a colorant, and various additives. When UV curable resin is irradiated with UV (UV light), the photoinitiator inhales UV to initiate photopolymerization reaction, and converts monomers and prepolymers to polymers to form a network-like cross-linked structure. . When an ultraviolet curable resin is used, the surrounding substance (medium) in contact with the normal light distribution path 121 and the linear light guide path 131 is preferably, for example, air or an inert gas such as nitrogen. However, the type of gas is not limited to this. Basically, any gas can be used since the refractive index of the gas is around 1.0.

また、好ましくは、線状導光路131は、例えば、透明のシート基板151上に印刷により形成され、法線配光路121は、線状導光路131上に印刷により形成されている。線状導光路131および法線配光路121は、例えば、周知のスクリーン印刷法を用いて形成される。具体的な製造方法の一例は、後で詳述する。   Preferably, the linear light guide 131 is formed by printing on a transparent sheet substrate 151, for example, and the normal light distribution path 121 is formed by printing on the linear light guide 131. The linear light guide path 131 and the normal light distribution path 121 are formed using, for example, a well-known screen printing method. An example of a specific manufacturing method will be described in detail later.

本装置100aにおいて、太陽光180は、法線集光部110aによって法線方向に取り込まれ(集光され)、法線配光路121に導かれる。法線集光部110aから法線配光路121に入射した光181は、法線配光路121の内部を全反射により伝播する。ここで、全反射とは、屈折率界面におけるエネルギー損失のない完璧な反射のことである(反射率=100%)。例えば、法線配光路121を紫外線硬化樹脂で形成し、周囲の媒質が空気である場合には、後で説明するように、入射光に対して屈折光がなくなる(反射光のみなる)臨界角は、約42°になる。したがって、法線配光路121の内部を全反射により伝播する光181は、境界面(接平面)に対して約±48°(=90°−42°)以内の傾斜角で伝播する。そして、法線配光路121の内部を伝播した光181は、接続部123を介して左右一対の線状導光路131のいずれか一方に入光する(振り分けられる)。法線配光路121から線状導光路131に入光した光182は、線状導光路131の内部を全反射により所定の一方向に伝播する。   In the present apparatus 100 a, sunlight 180 is taken (condensed) in the normal direction by the normal light collecting unit 110 a and guided to the normal light distribution path 121. The light 181 incident on the normal light distribution path 121 from the normal light condensing unit 110a propagates through the normal light distribution path 121 by total reflection. Here, total reflection refers to perfect reflection without energy loss at the refractive index interface (reflectance = 100%). For example, when the normal light distribution path 121 is formed of an ultraviolet curable resin and the surrounding medium is air, the critical angle is such that there is no refracted light with respect to incident light (only reflected light), as will be described later. Is about 42 °. Accordingly, the light 181 propagating through the normal light distribution path 121 by total reflection propagates at an inclination angle within about ± 48 ° (= 90 ° -42 °) with respect to the boundary surface (tangential plane). Then, the light 181 propagating through the normal light distribution path 121 enters (distributes) one of the pair of left and right linear light guide paths 131 via the connection portion 123. The light 182 entering the linear light guide 131 from the normal light distribution path 121 propagates in the linear light guide 131 in a predetermined direction by total reflection.

なお、上記のように、全反射により伝播する光は外部に漏れないため、外部から見ると少なくとも線状導光路131は透明に見える。   As described above, since light propagating by total reflection does not leak to the outside, at least the linear light guide 131 looks transparent when viewed from the outside.

図10(A)は、全反射の原理を説明するための図である。また、図10(B)は、具体的数値の一例を示す図である。   FIG. 10A is a diagram for explaining the principle of total reflection. FIG. 10B is a diagram illustrating an example of specific numerical values.

スネルの法則(屈折の法則)によれば、媒質Aから媒質Bへの入射角をθ、媒質Aから媒質Bへの屈折角をθ、媒質Aの絶対屈折率をn、媒質Bの絶対屈折率をnとすると、以下の関係が成り立つ。
sinθ/sinθ=n/n
ここで、絶対屈折率とは、光波における真空に対する物質固有の相対屈折率のことである。屈折が起こる最大の入射角である臨界角(θ=90°となる)では、屈折光がなくなり、反射光のみとなる。上記の公式から、臨界角の大きさは、媒質の屈折率によって定まることがわかる。n>nで、光が媒質Aから媒質Bに入射するとき、臨界角θ(媒質Aから媒質Bへの入射角)は、次のようになる。
sinθ=sinθ/sin90°=n/n
したがって、媒質Aから媒質Bへの入射角θについて、
θ>θ
という関係を満たすことが、全反射の起こる条件となる。なお、反射の法則によれば、境界面(反射面)で反射する光の入射角θと反射角θは等しい(θ=θ)。
According to Snell's law (the law of refraction), the incident angle from the medium A to the medium B is θ 1 , the refraction angle from the medium A to the medium B is θ 3 , the absolute refractive index of the medium A is n A , and the medium B When the absolute refractive index of n is n B , the following relationship holds.
sin θ 1 / sin θ 3 = n B / n A
Here, the absolute refractive index is a relative refractive index specific to a substance with respect to vacuum in a light wave. At the critical angle (θ 3 = 90 °), which is the maximum incident angle at which refraction occurs, there is no refracted light and only reflected light. From the above formula, it can be seen that the magnitude of the critical angle is determined by the refractive index of the medium. When n A > n B and light enters the medium B from the medium A, the critical angle θ m (incident angle from the medium A to the medium B) is as follows.
sin θ m = sin θ m / sin 90 ° = n B / n A
Therefore, for the incident angle θ 1 from the medium A to the medium B,
θ 1 > θ m
Satisfying this relationship is a condition for total reflection. Note that, according to the law of reflection, the incident angle θ 1 and the reflection angle θ 2 of the light reflected by the boundary surface (reflecting surface) are equal (θ 1 = θ 2 ).

例えば、媒質Aを紫外線硬化樹脂、媒質Bを空気とすると、紫外線硬化樹脂の絶対屈折率は約1.5、空気の絶対屈折率は約1.0であるため、臨界角θは、sinθ=1.0/1.5から、θ=41.8103°となり、約42°となる。したがって、この臨界角(約42°)以上で入射する光、つまり、境界面に対して約48°以下の角度で入射する光は、すべて反射光となる(全反射)。 For example, if the medium A is an ultraviolet curable resin and the medium B is air, the absolute refractive index of the ultraviolet curable resin is about 1.5 and the absolute refractive index of air is about 1.0. Therefore, the critical angle θ m is sin θ From m = 1.0 / 1.5, θ m = 41.8103 °, which is about 42 °. Accordingly, light incident at a critical angle (about 42 °) or more, that is, light incident at an angle of about 48 ° or less with respect to the boundary surface is all reflected light (total reflection).

本実施の形態は、このような全反射の原理、具体的には、例えば、紫外線硬化樹脂から空気へ光が入射する場合に、境界面(接平面)に対して約±48°以内で入射する光はすべて境界面で全反射され進行方向に伝播するという原理を、平面上に印刷した導光路での光の伝播に利用したものである。   In this embodiment, the principle of such total reflection, specifically, for example, when light is incident on the air from an ultraviolet curable resin, is incident within about ± 48 ° with respect to the boundary surface (tangential plane). The principle that all the light to be reflected is totally reflected at the boundary surface and propagates in the traveling direction is utilized for the propagation of the light through the light guide printed on the plane.

なお、法線配光部120は、法線集光部110からの光を効率良く線状導光部130内に入光させることを目的としており、この目的を達成するため、法線集光部120は、種々の適当な構成をとることができる。   The normal light distribution unit 120 is intended to efficiently enter the light from the normal light collection unit 110 into the linear light guide unit 130, and in order to achieve this purpose, the normal light collection unit 120 is used. The unit 120 can take various suitable configurations.

図11は、法線配光部120の他の構成を示す概略図であり、特に、図11(A)は、要部概略図、図11(B)は、概略平面図である。   FIG. 11 is a schematic diagram illustrating another configuration of the normal light distribution unit 120. In particular, FIG. 11A is a schematic diagram of a main part, and FIG. 11B is a schematic plan view.

図11に示す例では、法線配光部120bの法線配光路121aは、1つの線状導光路131にのみ接続されている。法線配光路121aの入口122および出口125はそれぞれ楕円形状を有し、法線配光路121aは楕円錐台の形状をしている。法線配光路121aの出口125の面積は、入口122の面積と異なり、できるだけ小さく設定されている。これにより、線状導光路131から法線配光路121aに逆行する光の量を少なくすることができる。また、特に図11(B)によく示すように、平面上、法線配光路121aの入口122の中心点を線状導光路131の中心線からオフセットさせる(好ましくは、線状導光路131の外にオフセットさせる)こと、および、法線配光路121aと線状導光路131内の光伝播方向とのなす角度を鈍角にすることによって、線状導光路131から法線配光路121aに逆行する光の量を更に少なくすることができる。   In the example illustrated in FIG. 11, the normal light distribution path 121 a of the normal light distribution unit 120 b is connected to only one linear light guide path 131. The inlet 122 and the outlet 125 of the normal light distribution path 121a each have an elliptical shape, and the normal light distribution path 121a has an elliptic frustum shape. Unlike the area of the entrance 122, the area of the exit 125 of the normal light distribution path 121a is set as small as possible. Thereby, the amount of light traveling backward from the linear light guide path 131 to the normal light distribution path 121a can be reduced. Further, as shown particularly well in FIG. 11B, on the plane, the center point of the entrance 122 of the normal light distribution path 121a is offset from the center line of the linear light guide path 131 (preferably, the linear light guide path 131 And the normal light distribution path 121a and the light propagation direction in the linear light guide 131 are made to be obtuse, thereby reversing the linear light guide path 131 to the normal light distribution path 121a. The amount of light can be further reduced.

図12は、法線配光部120のさらに他の構成を示す概略図であり、特に、図12(A)は、法線配光路の概略斜視図、図12(B)は、法線配光路の概略側面図、図12(C)は、法線配光路の第1の形態例を示す概略背面図、図12(D)は、法線配光路の第2の形態例を示す概略背面図である。また、図13は、図12の法線配光路を有する法線配光部の構成を示す概略斜視図である。   FIG. 12 is a schematic diagram illustrating still another configuration of the normal light distribution unit 120. In particular, FIG. 12A is a schematic perspective view of a normal light distribution path, and FIG. 12B is a normal distribution. FIG. 12C is a schematic rear view showing a first example of the normal light distribution path, and FIG. 12D is a schematic rear view showing a second example of the normal light distribution path. FIG. FIG. 13 is a schematic perspective view showing a configuration of a normal light distribution unit having the normal light distribution path of FIG.

図12および図13に示す例では、法線配光部120cの法線配光路121bは、1つの線状導光路131にのみ接続されている。法線配光路121bの入口および出口はそれぞれ四角形(この例では、長方形または正方形)の形状を有し、法線配光路121bは四角錐台の形状をしている。法線配光路121bについても、出口の面積は、入口の面積と異なり、できるだけ小さく設定されている。図12(C)は、法線配光路121bの入口と出口の中心線が一致している場合であり(第1の形態例)、図12(D)は、法線配光路121bの入口と出口の中心線がずれている場合である(第2の形態例)。線状導光路131から法線配光路121bに逆行する光の量を少なくするためには、図12(C)に示す第1の形態例よりも図12(D)に示す第2の形態例のほうが好ましい。なお、図12において、「111」は、法線配光路121bの入口が存在する、法線集光部110aのシート基板の一部を示し、「131」は、法線配光路121bの出口が存在する、線状導光路の一部を示している。   In the example shown in FIGS. 12 and 13, the normal light distribution path 121 b of the normal light distribution unit 120 c is connected to only one linear light guide path 131. The entrance and exit of the normal light distribution path 121b each have a quadrangular shape (in this example, a rectangle or a square), and the normal light distribution path 121b has a quadrangular pyramid shape. Also for the normal light distribution path 121b, the exit area is set as small as possible, unlike the entrance area. FIG. 12C shows a case where the center line of the normal light distribution path 121b and the center line of the outlet coincide with each other (first embodiment), and FIG. This is a case where the center line of the outlet is shifted (second embodiment). In order to reduce the amount of light traveling backward from the linear light guide path 131 to the normal light distribution path 121b, the second embodiment shown in FIG. 12 (D) rather than the first embodiment shown in FIG. 12 (C). Is preferred. In FIG. 12, “111” indicates a part of the sheet substrate of the normal light collector 110a where the entrance of the normal light distribution path 121b exists, and “131” indicates the exit of the normal light distribution path 121b. A part of the existing linear light guide is shown.

図14は、線状導光シート部160aおよび光圧縮シート部170aの構成の一例を示す概略図であり、図15は、図14に示す光高圧縮機能部の拡大図である。   FIG. 14 is a schematic view showing an example of the configuration of the linear light guide sheet portion 160a and the light compression sheet portion 170a, and FIG. 15 is an enlarged view of the light high compression function portion shown in FIG.

図14に示す線状導光シート部160aは、上記のように、線状の特定方向に集光された光をさらに線状に圧縮集光しながら所定の一方向に導く(転送する)機能を有する。この線状導光シート部160aは、図14に示すように、複数(ここでは3つ)の組の線状導光路群161を有する。図14に示す例では、線状導光路群161は、5つの線状導光路131で構成されている。各線状導光路群161において、5つの線状導光路131の出口はすべて、対応する1つの1次光圧縮レンズ部162に接続されている。1次光圧縮レンズ部162は、線状導光路131内を伝播した光(1次光)を、レンズ作用により圧縮集光する機能を有する。したがって、各線状導光路群161において、5つの線状導光路131内をそれぞれ伝播した光(1次光)は、1次光圧縮レンズ部162で圧縮集光され、1本のビーム(1次圧縮光)163として出力される。一方、5つの線状導光路131の入口は、例えば、線状導光シート部160aの光入力接合部164および平面集光シート部150aの光出力接合部(図示せず)によって、平面集光シート部150aの対応する線状導光路131にそれぞれ接続可能となっている。   As described above, the linear light guide sheet 160a shown in FIG. 14 has a function of guiding (transferring) light condensed in a specific linear direction in a predetermined direction while further compressing and condensing the light in a linear shape. Have As illustrated in FIG. 14, the linear light guide sheet portion 160 a includes a plurality (three in this case) of sets of linear light guide paths 161. In the example illustrated in FIG. 14, the linear light guide path group 161 includes five linear light guide paths 131. In each linear light guide group 161, all the outlets of the five linear light guides 131 are connected to the corresponding primary light compression lens unit 162. The primary light compression lens unit 162 has a function of compressing and condensing light (primary light) propagated in the linear light guide 131 by a lens action. Accordingly, in each linear light guide path group 161, the light (primary light) propagated through the five linear light guide paths 131 is compressed and condensed by the primary light compression lens unit 162, and one beam (primary light). Compressed light) 163 is output. On the other hand, the entrances of the five linear light guide paths 131 are planarly condensed by, for example, the light input joint portion 164 of the linear light guide sheet portion 160a and the light output joint portion (not shown) of the planar light collection sheet portion 150a. Each can be connected to the corresponding linear light guide 131 of the sheet portion 150a.

図14に示す光圧縮シート部170aは、上記のように、複数の線状導光路131内を進んで入射した光をまとめて高圧縮光(高圧縮された光)に変換し、出力する機能を有する。この光圧縮シート部170aは、図14に示すように、1次圧縮光集光レンズ部171および光高圧縮機能部172を有する。1次圧縮光集光レンズ部171は、線状導光シート部160aから出力された複数本(ここでは3本)のビーム(1次圧縮光)163を、レンズ作用により圧縮集光する機能を有する。1次圧縮光集光レンズ部171で圧縮集光された光は、1本のビーム(2次圧縮光)173として光高圧縮機能部172に入射される。光高圧縮機能部172は、1次圧縮光集光レンズ部171で圧縮集光された光(2次圧縮光)173をさらに圧縮する機能を有する。光高圧縮機能部172は、例えば、複数組の平面レンズ(凹凸レンズ)を内蔵し、平面レンズの作用により2次圧縮光173を段階的に細線化して順次更にエネルギー密度を高めるように構成されている。   As described above, the light compression sheet portion 170a shown in FIG. 14 is a function that collectively converts the light that has entered the plurality of linear light guides 131 into high compression light (highly compressed light) and outputs the light. Have As shown in FIG. 14, the light compression sheet portion 170 a includes a primary compressed light condensing lens portion 171 and a light high compression function portion 172. The primary compressed light condensing lens unit 171 has a function of compressing and condensing a plurality (three in this case) of beams (primary compressed light) 163 output from the linear light guide sheet unit 160a by lens action. Have. The light compressed and condensed by the primary compressed light condensing lens unit 171 enters the light high compression function unit 172 as one beam (secondary compressed light) 173. The light high compression function unit 172 has a function of further compressing the light (secondary compressed light) 173 compressed and condensed by the primary compressed light condensing lens unit 171. The optical high compression function unit 172 includes, for example, a plurality of sets of planar lenses (concave / convex lenses), and is configured to gradually increase the energy density by thinning the secondary compressed light 173 stepwise by the action of the planar lens. ing.

より具体的には、光高圧縮機能部172は、図15に示すように、導光路174の中に凹凸レンズ175a、175bを組み合わせた構成を有し、この構成により、2次圧縮光173を更に細線化して2次圧縮光のエネルギー密度を高めて、圧縮光出力部176から外部に出力する機能を有する。図15において、例えば、白抜きの部分は、樹脂が充填されていないため、屈折率は1.0になる。一方、白抜きの部分以外の部分は、樹脂が充填されているため、屈折率は1.5程度である。そのため、白抜きの部分の形状が凹レンズの形状であれば、その部分は通常の凸レンズの機能を有する(凸レンズ175a)。逆に、白抜きの部分の形状が凸レンズの形状であれば、その部分は通常の凹レンズの機能を有する(凹レンズ175b)。したがって、この2種類のレンズ175a、175bの組合せにより、順次光を収束光とすることができる。   More specifically, as shown in FIG. 15, the light high compression function unit 172 has a configuration in which concave and convex lenses 175a and 175b are combined in the light guide 174. With this configuration, the secondary compressed light 173 is transmitted. Further, it has a function of increasing the energy density of the secondary compressed light by thinning it and outputting it from the compressed light output unit 176 to the outside. In FIG. 15, for example, the white portion is not filled with resin, so that the refractive index is 1.0. On the other hand, since the portions other than the white portions are filled with resin, the refractive index is about 1.5. Therefore, if the shape of the white portion is a concave lens shape, the portion has the function of a normal convex lens (convex lens 175a). On the contrary, if the shape of the white portion is the shape of a convex lens, the portion has the function of a normal concave lens (concave lens 175b). Therefore, the combination of the two types of lenses 175a and 175b can sequentially turn the light into convergent light.

線状導光シート部160aと光圧縮シート部170aの接続は、例えば、線状導光シート部160aの光出力接合部165と光圧縮シート部170aの光入力接合部177を所定の位置で接合することによって行われる。ここで、「所定の位置で」とは、線状導光シート部160aの光出力接合部165に取り付けられた導光路(1次圧縮光出力部)166の位置と光圧縮シート部170aの光入力接合部177に取り付けられた導光路(1次圧縮光入力部)178の位置とが合うことを意味する。   The connection between the linear light guide sheet portion 160a and the light compression sheet portion 170a is performed, for example, by joining the light output joint portion 165 of the linear light guide sheet portion 160a and the light input joint portion 177 of the light compression sheet portion 170a at a predetermined position. Is done by doing. Here, “at a predetermined position” means the position of the light guide (primary compressed light output portion) 166 attached to the light output joint portion 165 of the linear light guide sheet portion 160a and the light of the light compression sheet portion 170a. This means that the position of the light guide (primary compressed light input portion) 178 attached to the input joint portion 177 matches.

したがって、線状導光シート部160aと光圧縮シート部170aが接続された状態において、線状導光シート部160a内を伝播した光は、1次圧縮光出力部166および1次圧縮光入力部178により光圧縮シート部170a内に導かれる。具体的には、例えば、図14に示す例では、線状導光シート部160aの15(=5×3)個の線状導光路131に入射した光は、対応する線状導光路131内を全反射により伝播し、3個の1次光圧縮レンズ部162により3本のビーム(1次圧縮光)163にまとめられ、対応する一対の1次圧縮光出力部166および1次圧縮光入力部178により光圧縮シート部170a内にそれぞれ入光する。そして、光圧縮シート部170a内に入光した3本の1次圧縮光163は、1個の1次圧縮光集光レンズ部171により1本のビーム(2次圧縮光)173にまとめられ、光高圧縮機能部172に導かれる。そして、光高圧縮機能部172内に入光した1本の2次圧縮光は、平面レンズ(凹凸レンズ175a、175b)の作用により段階的に細線化して順次更にエネルギー密度が高められ、高圧縮光として圧縮光出力部176から出力される。   Therefore, in the state in which the linear light guide sheet portion 160a and the light compression sheet portion 170a are connected, the light propagated in the linear light guide sheet portion 160a is the primary compressed light output portion 166 and the primary compressed light input portion. 178 is guided into the light compression sheet portion 170a. Specifically, for example, in the example shown in FIG. 14, the light incident on the 15 (= 5 × 3) linear light guides 131 of the linear light guide sheet portion 160 a is within the corresponding linear light guide 131. And is combined into three beams (primary compressed light) 163 by the three primary light compression lens units 162, and a pair of corresponding primary compressed light output units 166 and primary compressed light inputs. The light enters into the light compression sheet portion 170a by the portion 178. Then, the three primary compressed lights 163 incident on the light compression sheet part 170a are collected into one beam (secondary compressed light) 173 by one primary compressed light condensing lens part 171. It is guided to the optical high compression function unit 172. Then, the single secondary compressed light entering the optical high compression function unit 172 is thinned stepwise by the action of the planar lenses (concave / convex lenses 175a and 175b), and the energy density is further increased to increase the high compression. The light is output from the compressed light output unit 176 as light.

図16は、図14の構成を組み合わせた全体構成の一例を示す概略図である。   FIG. 16 is a schematic diagram illustrating an example of an overall configuration in which the configurations of FIG. 14 are combined.

図16に示す例では、6個の線状導光シート部160aと4個の光圧縮シート部170aが組み合わされている。具体的には、図16のシステムは、6個の線状導光シート部160aをそれぞれ3個ずつ前段と後段の2つに分けて、前段の線状導光シート部160aと後段の線状導光シート部160aを3列並列にそれぞれ接続し、後段の3列の線状導光シート部160aを3個の光圧縮シート部170にそれぞれ1対1で接続し、この3列の光圧縮シート部170を1個の光圧縮シート部170に接続して構成されている。また、この例では、前段の線状導光シート部160aの各線状導光路群161で圧縮集光した光を、後段の線状導光シート部160aの各線状導光路群161のうち1つの線状導光路131に入光させるようにしている。このとき、後段の線状導光シート部160aの各線状導光路群161に対応する1次光圧縮レンズ部162から出力される光(1次圧縮光)163は、新たに入光した光と前段からの1次圧縮光との和になる。この接続を複数回繰り返すことにより、更に大量の光を得ることができる。   In the example shown in FIG. 16, six linear light guide sheet portions 160a and four light compression sheet portions 170a are combined. Specifically, the system of FIG. 16 divides the six linear light guide sheet portions 160a into two parts, a front stage and a rear stage, respectively, so that the front linear light guide sheet section 160a and the rear linear form are divided. Three light guide sheet portions 160a are connected in parallel, and three rows of linear light guide sheet portions 160a are connected to the three light compression sheet portions 170 on a one-to-one basis. The sheet unit 170 is connected to one light compression sheet unit 170. Further, in this example, the light compressed and collected by each linear light guide sheet group 161 of the linear light guide sheet portion 160a at the front stage is one of the linear light guide path groups 161 of the linear light guide sheet section 160a at the rear stage. Light enters the linear light guide 131. At this time, the light (primary compressed light) 163 output from the primary light compression lens unit 162 corresponding to each linear light guide path group 161 of the subsequent linear light guide sheet unit 160a is the newly incident light. This is the sum of the primary compressed light from the previous stage. By repeating this connection a plurality of times, a larger amount of light can be obtained.

次に、平面集光シート部150aにおける法線配光路121および線状導光路131の製造方法について、図面を用いて説明する。なお、ここでは、一例として、例えば、スクリーン印刷を利用して、法線配光路121および線状導光路131を製造する場合について説明する。   Next, a method for manufacturing the normal light distribution path 121 and the linear light guide path 131 in the flat light collecting sheet portion 150a will be described with reference to the drawings. Here, as an example, a case where the normal light distribution path 121 and the linear light guide path 131 are manufactured using, for example, screen printing will be described.

まず、図17〜図19を用いて、スクリーン印刷により透明のシート基板151上に線状導光路131を形成(印刷)する場合について説明する。ここで、図17は、線状導光路131の製造方法の一例を示す工程別断面図である。図18は、図17に示すスクリーン印刷原版と当該スクリーン印刷の結果物との対応関係を示す概略斜視図である。図19は、紫外線照射工程を説明するための概略図である。   First, the case where the linear light guide 131 is formed (printed) on the transparent sheet substrate 151 by screen printing will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 17 is a cross-sectional view for each process showing an example of a method for manufacturing the linear light guide 131. FIG. 18 is a schematic perspective view showing the correspondence between the screen printing original plate shown in FIG. 17 and the screen printing result. FIG. 19 is a schematic diagram for explaining the ultraviolet irradiation process.

まず、図17(A)に示すように、線状導光路131のパターンを形成するためのスクリーン印刷原版300を用意する。この線状導光路パターン用のスクリーン印刷原版300は、例えば、ステンレスシートやアルミニウム箔シートなどのシート材301に、紫外線(UV光)を透過させるパターン部(切り抜き部)302を形成してなる。具体的には、例えば、YAGレーザ機などにより、線状導光路131のパターン形状に合わせてシート材301を切り抜く。このスクリーン印刷原版300は、好ましくは、その厚さを無視できる程度の厚さ、例えば、数十ミクロン(μm)程度の厚さを有する。一例として、スクリーン印刷原版300は、例えば、10μm厚のステンレスシートである。   First, as shown in FIG. 17A, a screen printing original plate 300 for forming the pattern of the linear light guide 131 is prepared. The screen printing original plate 300 for the linear light guide pattern is formed by forming a pattern portion (cutout portion) 302 that transmits ultraviolet rays (UV light) on a sheet material 301 such as a stainless steel sheet or an aluminum foil sheet. Specifically, for example, the sheet material 301 is cut out according to the pattern shape of the linear light guide 131 using a YAG laser machine or the like. The screen printing original plate 300 preferably has such a thickness that the thickness can be ignored, for example, about several tens of microns (μm). As an example, the screen printing original plate 300 is, for example, a stainless sheet having a thickness of 10 μm.

そして、図17(B)に示すように、透明のシート基板151上に図17(A)のスクリーン印刷原版300を設置した後、スクリーン印刷原版300の切り抜き部302に液状の紫外線硬化樹脂303を充填塗布する。スクリーン印刷原版300の切り抜き部302に充填塗布された液状の紫外線硬化樹脂303は、紫外線の照射を受けない限り、硬化することはなく、非硬化の状態である。液状の紫外線硬化樹脂303は、ある程度粘性を持った樹脂を使用するため、液状ではあるものの、充填塗布された形を維持することができる。図18も参照。   17B, after the screen printing original plate 300 of FIG. 17A is installed on a transparent sheet substrate 151, a liquid ultraviolet curable resin 303 is applied to the cutout portion 302 of the screen printing original plate 300. Fill and apply. The liquid ultraviolet curable resin 303 filled and applied to the cutout portion 302 of the screen printing original plate 300 is not cured and is in an uncured state unless it is irradiated with ultraviolet rays. Since the liquid ultraviolet curable resin 303 uses a resin having a certain degree of viscosity, the liquid ultraviolet curable resin 303 can maintain a filled and applied shape although it is liquid. See also FIG.

そして、図17(C)に示すように、シート面に対し法線方向から紫外線(UV光)を照射する。これにより、切り抜き部302内の紫外線硬化樹脂303は硬化して線状導光路131のパターンが形成される。   Then, as shown in FIG. 17C, the sheet surface is irradiated with ultraviolet rays (UV light) from the normal direction. As a result, the ultraviolet curable resin 303 in the cutout portion 302 is cured, and the pattern of the linear light guide 131 is formed.

具体的には、この紫外線照射工程は、例えば、従来のスクリーン印刷における紫外線照射法によって実施することができる。すなわち、従来のスクリーン印刷では、シート面の法線方向から角度をずらして紫外線を照射することは考えられていなかった。むしろ、従来のスクリーン印刷では、完全に法線方向から照射することが重要であった。そのため、従来の紫外線照射法では、紫外線光源からの紫外線(UV光)をフレネルレンズなどの光学系を用いて平行光にしてシート面の法線方向から照射していた。例えば、図17(C)の紫外線照射工程では、図19(A)に示すように、紫外線光源400をシート面からから離れた位置に配置し、この紫外線光源400からの紫外線を、例えば、フレネルレンズ401を用いてシート面の法線方向からの平行光にして非硬化状態の紫外線硬化樹脂303に照射する。なお、紫外線光源400からの紫外線の有効利用を図るため、紫外線光源400の背面側(照射方向の後ろ側)に反射板402を設置して、紫外線光源400からの紫外線を反射して照射方向に向けるようにしている。   Specifically, this ultraviolet irradiation step can be performed, for example, by an ultraviolet irradiation method in conventional screen printing. That is, in conventional screen printing, it has not been considered to irradiate ultraviolet rays while shifting the angle from the normal direction of the sheet surface. Rather, in conventional screen printing, it was important to irradiate completely from the normal direction. Therefore, in the conventional ultraviolet irradiation method, ultraviolet rays (UV light) from an ultraviolet light source are converted into parallel light using an optical system such as a Fresnel lens and irradiated from the normal direction of the sheet surface. For example, in the ultraviolet irradiation process of FIG. 17C, as shown in FIG. 19A, the ultraviolet light source 400 is disposed at a position away from the sheet surface, and the ultraviolet light from the ultraviolet light source 400 is, for example, Fresnel. The lens 401 is used to irradiate the ultraviolet curable resin 303 in an uncured state as parallel light from the normal direction of the sheet surface. In order to effectively use the ultraviolet light from the ultraviolet light source 400, a reflector 402 is installed on the back side of the ultraviolet light source 400 (behind the irradiation direction) to reflect the ultraviolet light from the ultraviolet light source 400 in the irradiation direction. I try to turn it.

そして、図17(D)に示すように、シート基板151上のスクリーン印刷原版300を除去する。これにより、シート基板151上に線状導光路131のパターンが印刷される(図19(B)参照)。   Then, as shown in FIG. 17D, the screen printing original plate 300 on the sheet substrate 151 is removed. Thereby, the pattern of the linear light guide 131 is printed on the sheet substrate 151 (see FIG. 19B).

なお、上記の例では、スクリーン印刷原版300を設置したまま紫外線を照射しているが、これに限定されない。例えば、スクリーン印刷原版300の切り抜き部302に充填塗布された液状の紫外線硬化樹脂303は、上記のように、樹脂の粘性により、充填塗布された形を保持することができ、スクリーン印刷原版300を除去しても形が崩れるおそれがないため、スクリーン印刷原版300を除去した後に紫外線を照射することも可能である。   In the above example, ultraviolet rays are irradiated while the screen printing original plate 300 is installed, but the present invention is not limited to this. For example, the liquid ultraviolet curable resin 303 filled and applied to the cutout portion 302 of the screen printing original plate 300 can retain the filled and applied shape due to the viscosity of the resin as described above. Since there is no possibility that the shape will be lost even if it is removed, it is possible to irradiate with ultraviolet rays after removing the screen printing original plate 300.

次に、図20〜図30を用いて、スクリーン印刷により線状導光路131上に法線配光路121を形成(印刷)する場合について説明する。なお、ここでは、法線配光路121の形状としていくつかの形状を例にとって、それぞれに応じた製造方法を説明する。   Next, the case where the normal light distribution path 121 is formed (printed) on the linear light guide path 131 by screen printing will be described with reference to FIGS. Here, taking the shape of the normal light distribution path 121 as an example, a manufacturing method corresponding to each shape will be described.

まず、図20および図21を用いて、法線配光路121が直方体の形状を有する場合の製造方法について説明する。ここで、図20は、法線配光路121が直方体の形状を有する場合のスクリーン印刷原版と当該スクリーン印刷の結果物との対応関係を示す概略斜視図である。図21(A)は、法線配光路121が直方体の形状を有する場合のスクリーン印刷原版を示す概略斜視図、図21(B)は、図21(A)のスクリーン印刷原版を用いたスクリーン印刷の結果物を示す概略斜視図である。   First, a manufacturing method in the case where the normal light distribution path 121 has a rectangular parallelepiped shape will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 20 is a schematic perspective view showing the correspondence between the screen printing original plate and the screen printing result when the normal light distribution path 121 has a rectangular parallelepiped shape. FIG. 21A is a schematic perspective view showing a screen printing original plate when the normal light distribution path 121 has a rectangular parallelepiped shape, and FIG. 21B is a screen printing using the screen printing original plate of FIG. It is a schematic perspective view which shows the result of this.

この場合、法線配光路121cが直方体の形状を有するため、線状導光路131と同様の製造方法を用いて線状導光路131上に法線配光路121cを形成(印刷)することができる。すなわち、直方体の法線配光路121cのパターンを形成するためのスクリーン印刷原版310を用意する。このスクリーン印刷原版310は、例えば、ステンレスシートやアルミニウム箔シートなどのシート材311に、紫外線(UV光)を透過させるパターン部(切り抜き部)312を形成してなる。具体的には、例えば、YAGレーザ機などにより、法線配光路121cのパターン形状に合わせてシート材311を切り抜く。このスクリーン印刷原版310は、好ましくは、その厚さを無視できる程度の厚さ、例えば、数十ミクロン(μm)程度の厚さを有する。一例として、スクリーン印刷原版310は、例えば、10μm厚のステンレスシートである。なお、その後の工程は、図17(B)〜図17(D)と同様であるため、その説明を省略する。   In this case, since the normal light distribution path 121c has a rectangular parallelepiped shape, the normal light distribution path 121c can be formed (printed) on the linear light guide 131 using the same manufacturing method as the linear light guide 131. . That is, the screen printing original plate 310 for forming the pattern of the rectangular parallelepiped normal light distribution path 121c is prepared. The screen printing original plate 310 is formed by forming a pattern portion (cutout portion) 312 that transmits ultraviolet rays (UV light) on a sheet material 311 such as a stainless steel sheet or an aluminum foil sheet. Specifically, for example, the sheet material 311 is cut out in accordance with the pattern shape of the normal light distribution path 121c with a YAG laser machine or the like. The screen printing original plate 310 preferably has a thickness with which the thickness can be ignored, for example, a thickness of about several tens of microns (μm). As an example, the screen printing original plate 310 is, for example, a stainless sheet having a thickness of 10 μm. Note that the subsequent steps are the same as those in FIGS. 17B to 17D, and thus description thereof is omitted.

次に、図22および図23を用いて、法線配光路121が四角錐台の形状を有する場合の製造方法について説明する。ここで、図22は、四角錐台の形状を有する法線配光路121の製造方法の一例を示す工程別断面図である。図23(A)は、図22に示すスクリーン印刷原版を示す概略斜視図、図23(B)は、図23(A)のスクリーン印刷原版を用いたスクリーン印刷の結果物を示す概略斜視図である。   Next, a manufacturing method when the normal light distribution path 121 has a quadrangular pyramid shape will be described with reference to FIGS. 22 and 23. Here, FIG. 22 is sectional drawing according to process which shows an example of the manufacturing method of the normal light distribution path 121 which has a shape of a square frustum. FIG. 23A is a schematic perspective view showing the screen printing original plate shown in FIG. 22, and FIG. 23B is a schematic perspective view showing a result of screen printing using the screen printing original plate shown in FIG. is there.

まず、図22(A)に示すように、四角錐台の法線配光路121bのパターンを形成するためのスクリーン印刷原版320を用意する。このスクリーン印刷原版320は、例えば、ステンレスシートやアルミニウム箔シートなどのシート材321に、紫外線(UV光)を透過させるパターン部(切り抜き部)322を形成してなる。具体的には、例えば、YAGレーザ機などにより、法線配光路121bのパターン形状に合わせてシート材321を切り抜く。このスクリーン印刷原版320は、好ましくは、その厚さを無視できる程度の厚さ、例えば、数十ミクロン(μm)程度の厚さを有する。一例として、スクリーン印刷原版320は、例えば、10μm厚のステンレスシートである。   First, as shown in FIG. 22A, a screen printing original plate 320 for forming a pattern of the normal light distribution path 121b of the truncated pyramid is prepared. The screen printing original plate 320 is formed, for example, by forming a pattern portion (cutout portion) 322 that transmits ultraviolet rays (UV light) on a sheet material 321 such as a stainless steel sheet or an aluminum foil sheet. Specifically, for example, the sheet material 321 is cut out in accordance with the pattern shape of the normal light distribution path 121b with a YAG laser machine or the like. The screen printing original plate 320 preferably has such a thickness that the thickness can be ignored, for example, about several tens of microns (μm). As an example, the screen printing original plate 320 is, for example, a stainless sheet having a thickness of 10 μm.

そして、図22(B)に示すように、線状導光路131のパターンが印刷されたシート基板151上に、液状の紫外線硬化樹脂323を所定の厚さで充填塗布する。このとき、液状の紫外線硬化樹脂323上には、図22(A)のスクリーン印刷原版320が設置されている。その後、この状態において、例えば、法線方向から60°傾斜した方向から、スクリーン印刷原版320の裏面の製造用透明基板シート325に向けて、紫外線(UV光)を照射する。この紫外線は、スクリーン印刷原版320の切り抜き部322を通過して液状の紫外線硬化樹脂323に到達する。これにより、液状の紫外線硬化樹脂323は、紫外線が照射された部分324のみが硬化する。   Then, as shown in FIG. 22B, a liquid ultraviolet curable resin 323 is filled and applied to a predetermined thickness on the sheet substrate 151 on which the pattern of the linear light guide 131 is printed. At this time, the screen printing original plate 320 of FIG. 22A is installed on the liquid ultraviolet curable resin 323. Thereafter, in this state, for example, ultraviolet rays (UV light) are irradiated toward the manufacturing transparent substrate sheet 325 on the back surface of the screen printing original plate 320 from a direction inclined by 60 ° from the normal direction. The ultraviolet rays pass through the cutout portion 322 of the screen printing original plate 320 and reach the liquid ultraviolet curable resin 323. As a result, the liquid ultraviolet curable resin 323 is cured only in the portion 324 irradiated with the ultraviolet rays.

そして、図22(C)に示すように、今度は、紫外線の照射角度を変えて、例えば、法線方向から45°傾斜した方向から、同じくスクリーン印刷原版320の裏面の製造用透明基板シート325に向けて、紫外線(UV光)を照射する。この紫外線は、切り抜き部322を通過して別の領域の液状の紫外線硬化樹脂323に到達する。これにより、最終的に、法線配光路121bのパターンに相当する部分の紫外線硬化樹脂323が硬化して、法線配光路121bのパターンが形成される。   Then, as shown in FIG. 22C, this time, the ultraviolet ray irradiation angle is changed, for example, from the direction inclined by 45 ° from the normal direction, the transparent substrate sheet 325 for manufacturing the back surface of the screen printing original plate 320 in the same manner. Irradiate with ultraviolet rays (UV light). This ultraviolet ray passes through the cutout portion 322 and reaches the liquid ultraviolet curable resin 323 in another region. As a result, the portion of the ultraviolet curable resin 323 corresponding to the pattern of the normal light distribution path 121b is finally cured to form the pattern of the normal light distribution path 121b.

そして、図22(D)に示すように、スクリーン印刷原版320を除去し、さらに、非硬化樹脂、つまり、残存する液状の紫外線硬化樹脂323を洗浄して除去する。これにより、線状導光路131のパターン上に四角錐台の法線配光路121bのパターンが印刷される(図23(B)参照)。   Then, as shown in FIG. 22D, the screen printing original plate 320 is removed, and further, the non-cured resin, that is, the remaining liquid ultraviolet curable resin 323 is washed and removed. Thereby, the pattern of the normal light distribution path 121b of the quadrangular pyramid is printed on the pattern of the linear light guide path 131 (see FIG. 23B).

なお、スクリーン印刷では、何度も上塗りして厚さを高くすることにより立体的な構造を形成することができる。そのため、立体的な構造の場合、通常、スクリーン印刷の原版の厚さと実際に印刷された厚さとは異なる。また、スクリーン印刷原版を通して紫外線を法線方向からずれた角度で照射する場合、原版の厚さが薄いほど、照射角度を大きくとることができる、つまり、法線方向から大きくずれた角度で照射することができる。   In screen printing, a three-dimensional structure can be formed by overcoating many times to increase the thickness. Therefore, in the case of a three-dimensional structure, the thickness of the screen printing original plate and the actually printed thickness are usually different. In addition, when irradiating ultraviolet rays through the screen printing original plate at an angle deviated from the normal direction, the thinner the original plate, the larger the irradiation angle, that is, irradiating at an angle greatly deviated from the normal direction. be able to.

次に、図24を用いて、法線配光路121が楕円錐台の形状を有する場合の製造方法について説明する。ここで、図24(A)は、法線配光路121が楕円錐台の形状を有する場合のスクリーン印刷原版を示す概略斜視図、図24(B)は、図24(A)のスクリーン印刷原版を用いたスクリーン印刷の結果物を示す概略斜視図である。   Next, a manufacturing method in the case where the normal light distribution path 121 has an elliptic frustum shape will be described with reference to FIG. Here, FIG. 24A is a schematic perspective view showing a screen printing original plate when the normal light distribution path 121 has an elliptic frustum shape, and FIG. 24B is a screen printing original plate of FIG. It is a schematic perspective view which shows the result of the screen printing using.

この場合、法線配光路121aが楕円錐台の形状を有するため、四角錐台の形状を有する法線配光路121bと同様の製造方法を用いて線状導光路131上に法線配光路121aを形成(印刷)することができる。すなわち、楕円錐台の法線配光路121aのパターンを形成するためのスクリーン印刷原版330を用意する。このスクリーン印刷原版330は、例えば、ステンレスシートやアルミニウム箔シートなどのシート材331に、紫外線(UV光)を透過させるパターン部(切り抜き部)332を形成してなる。具体的には、例えば、YAGレーザ機などにより、法線配光路121aのパターン形状に合わせてシート材331を切り抜く。このスクリーン印刷原版330は、好ましくは、その厚さを無視できる程度の厚さ、例えば、数十ミクロン(μm)程度の厚さを有する。一例として、スクリーン印刷原版330は、例えば、10μm厚のステンレスシートである。なお、その後の工程は、図22(B)〜図22(D)と同様であるため、その説明を省略する。   In this case, since the normal light distribution path 121a has the shape of an elliptic frustum, the normal light distribution path 121a is formed on the linear light guide 131 using the same manufacturing method as the normal light distribution path 121b having a quadrangular pyramid shape. Can be formed (printed). That is, the screen printing original plate 330 for forming the pattern of the normal light distribution path 121a of the elliptical truncated cone is prepared. The screen printing original plate 330 is formed by forming a pattern portion (cutout portion) 332 that transmits ultraviolet rays (UV light) on a sheet material 331 such as a stainless steel sheet or an aluminum foil sheet. Specifically, for example, the sheet material 331 is cut out in accordance with the pattern shape of the normal light distribution path 121a with a YAG laser machine or the like. The screen printing original plate 330 preferably has a thickness such that the thickness can be ignored, for example, a thickness of about several tens of microns (μm). As an example, the screen printing original plate 330 is a stainless sheet having a thickness of 10 μm, for example. Note that the subsequent steps are the same as those in FIGS. 22B to 22D, and thus description thereof is omitted.

なお、法線配光路121が円錐台の形状を有する場合も、楕円錐台の形状を有する法線配光路121aと同様の製造方法を用いることができる。そこで、以下の説明では、便宜上、「楕円錐台」は円錐台を含むものとする。   Even when the normal light distribution path 121 has a truncated cone shape, the same manufacturing method as that of the normal light distribution path 121a having an elliptic frustum shape can be used. Therefore, in the following description, for the sake of convenience, the “elliptical frustum” includes a truncated cone.

上記のように、法線配光路121の形状が楕円錐台(法線配光路121a)または四角錐台(法線配光路121b)の場合には、照射角度を変えて紫外線(UV光)の照射を行う必要がある(特に図22(B)および図22(C)参照)。上記した従来のスクリーン印刷では、法線方向からずれた角度で照射を行う方法として、例えば、光源全体を回転させるか、あるいは、フレネルレンズを傾けることが考えられる。しかし、この方法では、光源からシート面までの距離に差が発生し、シート面上の全領域に均一に照射できないという問題がある。そこで、照射角度を可変することができ、かつ、シート面上に一様に照射することができる方法が必要である。本発明者は、鋭意努力の結果、この2つの要件を満たす照射方法(以下「可変角ライン照射法」という)を見出した。   As described above, when the shape of the normal light distribution path 121 is an elliptical frustum (normal light distribution path 121a) or a quadrangular frustum (normal light distribution path 121b), the irradiation angle is changed and ultraviolet (UV light) is changed. Irradiation needs to be performed (see particularly FIG. 22B and FIG. 22C). In the conventional screen printing described above, as a method of performing irradiation at an angle shifted from the normal direction, for example, it is conceivable to rotate the entire light source or tilt the Fresnel lens. However, this method has a problem that a difference occurs in the distance from the light source to the sheet surface, and the entire area on the sheet surface cannot be irradiated uniformly. Therefore, there is a need for a method that can vary the irradiation angle and uniformly irradiate the sheet surface. As a result of diligent efforts, the present inventor has found an irradiation method (hereinafter referred to as “variable angle line irradiation method”) that satisfies these two requirements.

図25は、可変角ライン照射法の概念を説明するための概略図、図26は、図25の可変角ライン照射法を実現する具体的手段の一例を示す概略図である。なお、ここでは、楕円錐台の形状を有する法線配光路121aを製造する場合を例にとって説明する。   FIG. 25 is a schematic diagram for explaining the concept of the variable angle line irradiation method, and FIG. 26 is a schematic diagram showing an example of specific means for realizing the variable angle line irradiation method of FIG. Here, the case where the normal light distribution path 121a having the shape of an elliptic frustum is manufactured will be described as an example.

可変角ライン照射法では、図25に示すように、スクリーン印刷原版330を通して、印刷する法線配光路121aの反対側から、可変照射角近接光340を照射する。ここで、可変照射角近接光とは、紫外線の照射角度を可変にできる照射装置から、近接の照射対象に照射される光(近接の照射光)のことである。具体的には、紫外線の照射角度を可変にできる照射装置において、後述する内蔵のマイクロレンズが照射対象に近接(1mm程度以下)しており、このマイクロレンズの焦点距離を500ミクロン(μm)程度とした場合、このマイクロレンズと照射対象との距離を調整することで、照射光の広がりを調整することができる。さらに、例えば、2層のマイクロレンズの配置のパターンを照射対象に合わせて細かく調整することもできる。このような特徴を有する照射光が、可変照射角近接光である。そして、この可変照射角近接光340が照射された部分が硬化した後、非硬化部分を洗浄して除去する。   In the variable angle line irradiation method, as shown in FIG. 25, the variable irradiation angle proximity light 340 is irradiated through the screen printing original plate 330 from the opposite side of the normal light distribution path 121a to be printed. Here, the variable irradiation angle proximity light refers to light (proximity irradiation light) irradiated to a nearby irradiation target from an irradiation apparatus that can change the irradiation angle of ultraviolet rays. Specifically, in an irradiation apparatus capable of changing the irradiation angle of ultraviolet rays, a built-in microlens described later is close to the irradiation target (about 1 mm or less), and the focal length of the microlens is about 500 microns (μm). In this case, the spread of the irradiation light can be adjusted by adjusting the distance between the microlens and the irradiation target. Furthermore, for example, the arrangement pattern of the two-layer microlenses can be finely adjusted according to the irradiation target. Irradiation light having such characteristics is variable irradiation angle proximity light. Then, after the portion irradiated with the variable irradiation angle proximity light 340 is cured, the non-cured portion is washed and removed.

可変照射角近接光340は、図26に示すように、可動照射ライン部500から出射される。可動照射ライン部500は、例えば、線状導光路131の伸長方向(長手方向)と直角の方向に伸長するライン状の照射ユニットであって、線状導光路131の伸長方向に可動自在に構成されている。可動照射ライン部500は、スクリーン印刷原版330を挟んで、印刷する法線配光路121aの反対側に設置される。   The variable irradiation angle proximity light 340 is emitted from the movable irradiation line unit 500 as shown in FIG. The movable irradiation line unit 500 is, for example, a linear irradiation unit that extends in a direction perpendicular to the extending direction (longitudinal direction) of the linear light guide 131 and is configured to be movable in the extending direction of the linear light guide 131. Has been. The movable irradiation line unit 500 is installed on the opposite side of the normal light distribution path 121a to be printed across the screen printing original plate 330.

図27は、可動照射ライン部500の構成の一例を示す概略図であり、特に図27(A)は断面図、図27(B)は平面図である。   FIG. 27 is a schematic diagram illustrating an example of the configuration of the movable irradiation line unit 500, in particular, FIG. 27A is a cross-sectional view and FIG. 27B is a plan view.

図27に示す可動照射ライン部500は、線状の紫外線光源501と、紫外線光源501からの紫外線(UV光)の一部を反射させる線状の第1反射板502と、紫外線光源501からの紫外線および第1反射板502で反射された紫外線を出口方向に反射させる線状の第2反射板503と、第2反射板503で反射された紫外線を照射光として出射する線状の照射光出口部504とを有する。線状の紫外線光源501としては、例えば、高圧水銀ランプなどの線状光源や、複数の紫外線LED(Light Emitting Diode)を線状に並べた光源などを用いることができる。   A movable irradiation line unit 500 shown in FIG. 27 includes a linear ultraviolet light source 501, a linear first reflector 502 that reflects a part of the ultraviolet light (UV light) from the ultraviolet light source 501, and the ultraviolet light source 501. A linear second reflecting plate 503 that reflects the ultraviolet rays and the ultraviolet rays reflected by the first reflecting plate 502 in the exit direction, and a linear irradiation light exit that emits the ultraviolet rays reflected by the second reflecting plate 503 as irradiation light. Part 504. As the linear ultraviolet light source 501, for example, a linear light source such as a high-pressure mercury lamp, a light source in which a plurality of ultraviolet LEDs (Light Emitting Diodes) are arranged in a linear shape, or the like can be used.

第1反射板502は、好ましくは、伸長方向(長手方向)に垂直な断面が放物線の形状をしている。この場合、紫外線光源501は、放物線(第1反射板502)の焦点に配置される。これにより、特に図27(A)によく示すように、放物線の焦点(紫外線光源501)から出た同一の垂直断面上の光は、放物線の曲面で反射されると、すべての光が放物線の中心軸の方向に反射される。すなわち、紫外線光源501から出て第1反射板502で反射された紫外線は、第2反射板503の方向に向かう平行光となる。   The first reflector 502 preferably has a parabolic shape in a cross section perpendicular to the extending direction (longitudinal direction). In this case, the ultraviolet light source 501 is disposed at the focal point of the parabola (first reflecting plate 502). Thus, as shown particularly well in FIG. 27 (A), when light on the same vertical section from the focal point of the parabola (ultraviolet light source 501) is reflected by the curved surface of the parabola, all the light is parabolic. Reflected in the direction of the central axis. In other words, the ultraviolet rays that are emitted from the ultraviolet light source 501 and reflected by the first reflecting plate 502 become parallel light directed toward the second reflecting plate 503.

第2反射板503は、角度を可変することができる板状の反射板であり、回転軸503aの回りに回転自在に構成されている。第2反射板503の角度を変化させることにより、被照射シート350への紫外線の照射角度を変えることができる。ここで、被照射シート350とは、紫外線を照射する対象となるシートを広く意味し、例えば、硬化させるべき紫外線硬化樹脂を含む任意の段階のシートを含んでいる。なお、被照射シート350への照射パターンは、照射パターン形成シートとして機能するスクリーン印刷原版330によって形成される。照射パターン形成シート(スクリーン印刷原版330)と被照射シート350とは、被照射シート350の上部の紫外線硬化部の平坦度を確保するため、微小な距離だけ離れており、密着していない。照射パターン形成シート(スクリーン印刷原版330)と被照射シート350とは、数十ミクロン(μm)程度の距離をとることが望ましい。   The second reflecting plate 503 is a plate-like reflecting plate whose angle can be varied, and is configured to be rotatable around a rotation shaft 503a. By changing the angle of the second reflecting plate 503, the irradiation angle of the ultraviolet rays to the irradiated sheet 350 can be changed. Here, the irradiated sheet 350 broadly means a sheet to be irradiated with ultraviolet rays, and includes, for example, a sheet at an arbitrary stage including an ultraviolet curable resin to be cured. The irradiation pattern on the irradiated sheet 350 is formed by the screen printing original plate 330 that functions as an irradiation pattern forming sheet. The irradiation pattern forming sheet (screen printing original plate 330) and the irradiated sheet 350 are separated from each other by a minute distance and are not in close contact with each other in order to ensure the flatness of the ultraviolet curing portion on the upper side of the irradiated sheet 350. It is desirable that the irradiation pattern forming sheet (screen printing original plate 330) and the irradiated sheet 350 take a distance of about several tens of microns (μm).

照射光出口部504は、例えば、図27(A)に示すように、2層のマイクロレンズアレイ505、506を有する。このうち、照射対象に近いほうが近焦点マイクロレンズアレイである。ここで、近焦点マイクロレンズアレイとは、上記の可変照射角近接光340を形成するためのマイクロレンズアレイのことである。具体的には、上記のように、紫外線の照射角度を可変にできる照射装置において、内蔵のマイクロレンズアレイ506が照射対象(照射パターン形成シート(スクリーン印刷原版330)および被照射シート350)に近接(1mm程度以下)しており、このマイクロレンズアレイ506の焦点距離を500ミクロン(μm)程度とした場合、このマイクロレンズアレイ506と照射対象との距離を調整することで、照射光の広がりを調整することができる。さらに、2層のマイクロレンズアレイ505、506の配置のパターンを照射対象に合わせて細かく調整することもできる。このような特徴を有するマイクロレンズアレイが、近焦点マイクロレンズアレイである。また、2層のマイクロレンズアレイ505、506において、第1層のマイクロレンズアレイ505のマイクロレンズの大きさは、第2層のマイクロレンズアレイ506のマイクロレンズの大きさよりも大きい。なぜなら、第1層のマイクロレンズアレイ505は、放物面を有する第1反射板502の作用と相俟って、第2層のマイクロレンズアレイ506に対し法線方向から一様に紫外線(UV光)を入射させるため、紫外線光源501の平面方向の広がりを法線方向に修正する機能を有し、このためには、照射強度を一様にするため、第1層のマイクロレンズアレイ505のマイクロレンズを、第2層のマイクロレンズアレイの506のマイクロレンズよりも大きくする必要があるためである。   The irradiation light exit portion 504 includes, for example, two layers of microlens arrays 505 and 506 as shown in FIG. Of these, the near-focus microlens array is closer to the irradiation target. Here, the near-focus microlens array is a microlens array for forming the variable irradiation angle proximity light 340 described above. Specifically, as described above, in the irradiation apparatus capable of changing the irradiation angle of ultraviolet rays, the built-in microlens array 506 is close to the irradiation target (irradiation pattern forming sheet (screen printing original plate 330) and irradiated sheet 350). When the focal length of the microlens array 506 is about 500 microns (μm), the distance between the microlens array 506 and the irradiation target is adjusted, thereby expanding the irradiation light. Can be adjusted. Furthermore, the arrangement pattern of the two-layer microlens arrays 505 and 506 can be finely adjusted according to the irradiation target. A microlens array having such characteristics is a near-focus microlens array. In the two-layer microlens arrays 505 and 506, the size of the microlens of the first-layer microlens array 505 is larger than the size of the microlens of the second-layer microlens array 506. This is because the first-layer microlens array 505 is combined with the action of the first reflecting plate 502 having a paraboloid, and is uniformly ultraviolet (UV) from the normal direction to the second-layer microlens array 506. In order to make the ultraviolet light source 501 flat in the normal direction, and in order to make the irradiation intensity uniform, the microlens array 505 of the first layer is made uniform. This is because the microlens needs to be larger than the microlens 506 of the second-layer microlens array.

図28は、照射光出口部504の周辺の概略要部拡大図である。ここでは、図28に示す距離d(近焦点マイクロレンズアレイと照射対象との距離)を変化させて紫外線の放射パターンを調整する。ここで、紫外線の放射パターンの調整とは、照射光の広がり具合を焦点距離からのずれで調整することを意味する。すなわち、照射ポイントの大きさに合わせて、近焦点マイクロレンズアレイ506と被照射シート350上の照射パターン形成シート(スクリーン印刷原版330)との距離dを変化させる。また、照射光出口部504に装着するアレイユニット(マイクロレンズアレイの構成と組合せ)は、被照射シート350への照射パターンに応じて交換可能である。例えば、線状導光部130aのシートを作成する場合、本来UV光を照射する必要のある部分と照射する必要のない部分とがあり、照射する必要のある部分にのみUV光を照射できるようにマイクロレンズアレイのパターを最適化することができる。この最適化したマイクロレンズアレイの部分をユニット化して被照射シートごとに交換することにより、UV光のエネルギーを有効に利用することができる。なお、図28において、「351」は、被照射シート350のうち、紫外線が照射されずに非硬化状態の部分(紫外線非硬化部)を示し、「352」は、紫外線が照射されて硬化状態の部分(紫外線硬化部)を示している。   FIG. 28 is a schematic enlarged view of the main part around the irradiation light exit part 504. Here, the radiation pattern of the ultraviolet rays is adjusted by changing the distance d (the distance between the near-focus microlens array and the irradiation target) shown in FIG. Here, the adjustment of the radiation pattern of ultraviolet rays means adjusting the extent of irradiation light by the deviation from the focal length. That is, the distance d between the near-focus microlens array 506 and the irradiation pattern forming sheet (screen printing original plate 330) on the irradiated sheet 350 is changed in accordance with the size of the irradiation point. The array unit (combined with the configuration of the microlens array) attached to the irradiation light exit portion 504 can be exchanged according to the irradiation pattern on the irradiated sheet 350. For example, when creating a sheet of the linear light guide unit 130a, there are a portion that originally needs to be irradiated with UV light and a portion that does not need to be irradiated, so that only the portion that needs to be irradiated can be irradiated with UV light. In addition, the pattern of the microlens array can be optimized. The energy of UV light can be used effectively by unitizing the optimized microlens array portion and exchanging it for each irradiated sheet. In FIG. 28, “351” indicates a non-cured portion (ultraviolet uncured portion) of the irradiated sheet 350 that is not irradiated with ultraviolet rays, and “352” indicates a cured state that is irradiated with ultraviolet rays. The part (ultraviolet curing part) is shown.

図29は、図27(B)に実線矢印で示す左右の斜め方向に向かう光線を可動方向に水平にする作用を説明するための概略図である。第1層のマイクロレンズアレイ505は、上記のように、放物面を有する第1反射板502の作用と相俟って、第2層のマイクロレンズアレイ506に対し法線方向から一様に紫外線(UV光)を入射させるため、紫外線光源501の平面方向の広がりを法線方向に修正する機能を有する。これにより、左右方向に進行する光を進行方向にそろえることができる。   FIG. 29 is a schematic diagram for explaining the action of leveling the light beams in the left and right oblique directions indicated by solid arrows in FIG. 27B in the movable direction. As described above, the first-layer microlens array 505 is uniform from the normal direction to the second-layer microlens array 506 in combination with the action of the first reflector 502 having a paraboloid. In order to make ultraviolet (UV) light incident, it has a function of correcting the spread of the ultraviolet light source 501 in the plane direction in the normal direction. Thereby, the light traveling in the left-right direction can be aligned in the traveling direction.

図30は、可動照射ライン部500の更なる利用法を説明するための概略図である。ここでは、可動照射ライン部500を可動方向に対して回転させることにより、更に柔軟な可変角照射が可能になる。具体的には、可動照射ライン部500の上記の利用法では、可動方向に対して照射光の角度を変化させることはできるものの、このままでは可動方向に垂直な方向には照射角度を変化させることができない。そこで、可動照射ライン部500を可動方向にある角度だけ傾けることにより、可動方向に垂直な方向からも照射することが可能になる。その際、被照射シートそのものを回転させて照射角度を調整することも考えられるが、可動照射ライン部500を回転させて照射角度を調整するほうが、形成精度が良好となる。なぜなら、被照射シートそのものを回転させて照射角度を調整する方法では、被照射シートを可動方向に対して目的の角度に回転して配置し直す必要があるが、可動照射ライン部500を回転させて照射角度を調整する方法では、可動照射ライン部500を、例えば、1ミクロン(μm)のピッチでその位置を確認しながら高精度に進めることができ、可動照射ライン部500の両端の位置を検出し制御することで、高精度にその角度を調整することができるからである。   FIG. 30 is a schematic diagram for explaining a further usage of the movable irradiation line unit 500. Here, by rotating the movable irradiation line unit 500 with respect to the movable direction, more flexible variable angle irradiation is possible. Specifically, in the above method of using the movable irradiation line unit 500, the angle of the irradiation light can be changed with respect to the movable direction, but the irradiation angle is changed in a direction perpendicular to the movable direction as it is. I can't. Therefore, it is possible to irradiate from a direction perpendicular to the movable direction by tilting the movable irradiation line unit 500 by a certain angle in the movable direction. At that time, it is conceivable to adjust the irradiation angle by rotating the irradiated sheet itself, but the formation accuracy is improved by adjusting the irradiation angle by rotating the movable irradiation line unit 500. This is because in the method of adjusting the irradiation angle by rotating the irradiated sheet itself, the irradiated sheet needs to be rotated and rearranged to a target angle with respect to the movable direction, but the movable irradiation line unit 500 is rotated. In the method of adjusting the irradiation angle, the movable irradiation line unit 500 can be advanced with high accuracy while confirming its position at a pitch of 1 micron (μm), for example, and the positions of both ends of the movable irradiation line unit 500 can be determined. This is because the angle can be adjusted with high accuracy by detecting and controlling.

このように、可変角ライン照射法では、光源501から照射ポイントまでの距離が短く、かつ、ライン上の照射パターンであるため、効率良く強力な紫外線(UV光)を被照射シート350内の特定の場所に照射することができる。また、光源501の熱の発生を大きく減少することができる。すなわち、従来の照射法において平面上に1度に照射していた紫外線を、この可変角ライン照射法では、ライン上に順次照射し、しかも、必要な場所にのみ照射するため、紫外線のロスを大幅に低減することができ、その分、消費電力を抑え、熱の発生を減少することができる。   Thus, in the variable angle line irradiation method, since the distance from the light source 501 to the irradiation point is short and the irradiation pattern is on the line, efficient and powerful ultraviolet rays (UV light) are specified in the irradiated sheet 350. Can be irradiated to any place. Further, the generation of heat from the light source 501 can be greatly reduced. That is, ultraviolet rays that were irradiated on a flat surface at a time in the conventional irradiation method are sequentially irradiated onto the line in this variable angle line irradiation method, and further, only the necessary place is irradiated, so that the loss of ultraviolet rays is reduced. The power consumption can be reduced and the generation of heat can be reduced accordingly.

なお、線状の紫外線光源501としては、上記のように、例えば、高圧水銀ランプなどの線状光源や、紫外線LEDを線状に配列した光源などを用いることができる。LEDを用いる場合は、LEDの輝度をマイクロ秒(μs)オーダで動的に制御できるため、柔軟な照射システムを構成することができる。また、紫外線LEDを線状に配列する場合には、LEDの発光期間をLED素子ごとに細かく調整することにより、被照射シート350内の特定の場所の放射輝度を変えることができる。したがって、シート面内の紫外線の放射輝度を自由に制御することができる。   As described above, as the linear ultraviolet light source 501, for example, a linear light source such as a high-pressure mercury lamp or a light source in which ultraviolet LEDs are linearly arranged can be used. In the case of using the LED, the luminance of the LED can be dynamically controlled on the order of microseconds (μs), so that a flexible irradiation system can be configured. Further, when the ultraviolet LEDs are arranged in a line, the radiance of a specific place in the irradiated sheet 350 can be changed by finely adjusting the light emission period of each LED element. Therefore, it is possible to freely control the radiance of ultraviolet rays in the sheet surface.

なお、紫外線硬化樹脂を用いた印刷方法として、上記したスクリーン印刷技術のほかに、インクジェット印刷技術やオフセット印刷技術などを利用することもできる。すなわち、紫外線の照射角度を複数回変えて硬化させることによりシート上に微細な立体構造を形成することができる印刷技術であれば、どのような印刷技術を利用してもよい。印刷技術を用いた場合には、安価に大量に製造できるという利点があるが、それ以外にも、例えば、LSIなどの製造に用いられるフォトリソグラフィやスパッタリング、エッチングなどの技術を用いて、線状導光部130aを製造できるという利点がある。また、特に線状導光路131の形成方法については、上記の印刷技術のほかに、一般的なプラスチック成型技術を利用することも可能である。   In addition to the screen printing technique described above, an inkjet printing technique, an offset printing technique, or the like can be used as a printing method using an ultraviolet curable resin. That is, any printing technique may be used as long as it can form a fine three-dimensional structure on the sheet by changing the irradiation angle of the ultraviolet rays a plurality of times and curing it. When printing technology is used, there is an advantage that it can be manufactured in large quantities at a low cost, but in addition to this, for example, by using techniques such as photolithography, sputtering, etching, etc. used for manufacturing LSI etc. There exists an advantage that the light guide part 130a can be manufactured. In particular, for the method of forming the linear light guide 131, a general plastic molding technique can be used in addition to the above printing technique.

このように、本実施の形態によれば、法線集光部110、法線配光部120、および線状導光部130を設けて、外部から照射される光を集光して所望の方向に配光できるようにしたため、広範囲の角度で入射する光を効率的に集光することができる。   As described above, according to the present embodiment, the normal light collecting unit 110, the normal light distribution unit 120, and the linear light guide unit 130 are provided to collect the light emitted from the outside to obtain a desired value. Since light can be distributed in the direction, light incident at a wide range of angles can be collected efficiently.

また、特に法線配光部120および線状導光部130は、複数層の紫外線硬化樹脂を用いた印刷技術により製造できるため、光応用システム部200のLSI素子(例えば、PV装置の太陽電池など)とは物理的に独立して製造することができる。したがって、軽量でフレキシブル(折り曲げ可能)な機械特性を持つことができる。さらに、一般的な紫外線印刷技術により製造が可能であるため、大量に安価に製造することができる。   In particular, since the normal light distribution unit 120 and the linear light guide unit 130 can be manufactured by a printing technique using a plurality of layers of ultraviolet curable resin, the LSI element of the optical application system unit 200 (for example, a solar cell of a PV device) Etc.) can be manufactured physically independently. Therefore, it can have lightweight and flexible (foldable) mechanical properties. Furthermore, since it can be manufactured by a general ultraviolet printing technique, it can be manufactured in large quantities at low cost.

また、所定の機能単位でユニット化できるため、高い利便性・汎用性を実現することができる。   Moreover, since it can be unitized by a predetermined functional unit, high convenience and versatility can be realized.

(実施の形態2)
実施の形態2は、実施の形態1における法線集光部110の構成(特に表面形状)を最適化した場合である。ここでは、例えば、一例として、太陽光を集光する場合を例にとって説明する。そのため、本実施の形態における法線集光部110を「太陽光集光シート」と呼ぶことにする。
(Embodiment 2)
The second embodiment is a case where the configuration (particularly the surface shape) of the normal light condensing unit 110 in the first embodiment is optimized. Here, for example, a case where sunlight is collected will be described as an example. Therefore, the normal light collector 110 in this embodiment is referred to as a “sunlight collector sheet”.

本発明者は、例えば、図4(A)に示すような表面形状(三角形の形状)を例にとって光線捕捉率のシミュレーションを行った。   For example, the inventor performed a simulation of the light capture rate by taking a surface shape (triangular shape) as shown in FIG. 4A as an example.

図31は、本実施の形態における光線捕捉率のシミュレーションの条件を説明するための概略図である。   FIG. 31 is a schematic diagram for explaining the conditions for simulation of the light capture rate in the present embodiment.

本シミュレーションでは、図31に示すように、断面が三角形(具体的には二等辺三角形)の形状を持つ太陽光集光シート600を想定し、三角形の底角(以下「形状角度」という)をα°、入射する光線の角度(以下「光線角度」という)をβ°、三角形のピッチをP、太陽光集光シート600を構成する媒質(例えば、樹脂)601の屈折率をnとした。光線角度βは、水平方向に対する光線の入射方向の角度と定義した。本シミュレーションでは、ピッチPの範囲内に所定の数(角度:−6〜−174°の範囲で4°刻みで43箇所、座標:−0.05P〜―0.95Pの0.1P刻みの10箇所、の合計430本)の光線を、光線角度を43ステップで変化させつつ、始点座標を等間隔で10個所から入射し、光線を計算により1本1本追跡して、光線捕捉率を計算した。ここで、光線捕捉率は、入射光量に対する透過光量の割合(%)と定義した。すなわち、光線捕捉率(%)は、次の式、
光線捕捉率=(透過光量/入射光量)×100
で表される。この式からも明らかなように、光線捕捉率は、光線の透過率と同義である。入射光量は、1本の入射光線の光量を1として、1ピッチP当たり、430とした。例えば、1本の入射光線に着目すると、この入射光線は、媒質の境界面で反射と屈折を繰り返し、最終的に、太陽光集光シート600に対して上方への反射光と下方への透過光とに分かれる。このとき、全反射の場合を除いて、反射光も屈折光も減衰する。1ピッチ当たりの入射光量および透過光量は、1本1本の入射光線に基づく最終的な反射光および透過光の光量をそれぞれ総計したものとなる。なお、1本1本の入射光線に対する光線追跡は、反射光と屈折光のすべてに対して、光量が1万分の1以下になるまで行った。
In this simulation, as shown in FIG. 31, a solar light collecting sheet 600 having a triangular cross section (specifically, an isosceles triangle) is assumed, and the base angle of the triangle (hereinafter referred to as “shape angle”) is determined. α °, the angle of incident light (hereinafter referred to as “ray angle”) is β °, the pitch of the triangle is P, and the refractive index of the medium (for example, resin) 601 constituting the solar light collecting sheet 600 is n. The ray angle β was defined as the angle of the incident direction of the ray with respect to the horizontal direction. In this simulation, a predetermined number within the range of pitch P (angle: 43 in 4 ° increments in the range of −6 to −174 °, coordinates: 10 in 0.1P increments of −0.05P to −0.95P). A total of 430 rays), with the ray angle changed in 43 steps, the starting point coordinates entered from 10 points at equal intervals, the rays were traced one by one by calculation, and the ray capture rate was calculated did. Here, the light beam capture rate was defined as the ratio (%) of the transmitted light amount to the incident light amount. That is, the light capture rate (%) is expressed by the following equation:
Light capture rate = (transmitted light amount / incident light amount) × 100
It is represented by As is apparent from this equation, the light beam capture rate is synonymous with the light transmittance. The amount of incident light is 430 per pitch P, where the amount of light of one incident light beam is 1. For example, paying attention to one incident light beam, this incident light beam is repeatedly reflected and refracted at the boundary surface of the medium, and finally reflected light upward and transmitted downward with respect to the solar light collecting sheet 600. Divided into light. At this time, except for the case of total reflection, both reflected light and refracted light are attenuated. The amount of incident light and the amount of transmitted light per pitch are the sum of the amounts of final reflected light and transmitted light based on each incident light beam. The ray tracing for each incident ray was performed until the amount of light became 1 / 10,000 or less for all reflected light and refracted light.

図32は、図31の表面形状に対する、形状角度別の、光線角度に対する光線捕捉率のシミュレーション結果の一例を示す図である。図33は、図32の要部拡大図である。ここでは、形状角度αが30°、40°、45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°、80°の10通りの場合についてシミュレーションを行った。また、三角形の形状の場合と比較するため、平板の形状の場合についても同様のシミュレーションを行った。なお、本シミュレーションでは、例えば、媒質601の屈折率nを1.5に設定した。   FIG. 32 is a diagram illustrating an example of a simulation result of a light beam capture rate with respect to a light beam angle for each shape angle with respect to the surface shape in FIG. 31. 33 is an enlarged view of a main part of FIG. Here, simulation was performed for 10 cases where the shape angle α is 30 °, 40 °, 45 °, 50 °, 55 °, 60 °, 65 °, 70 °, 75 °, and 80 °. Further, in order to compare with the case of a triangular shape, the same simulation was performed for the case of a flat plate shape. In this simulation, for example, the refractive index n of the medium 601 is set to 1.5.

図32および図33に示すように、形状角度αが大きいほど、光線角度βのほぼ全範囲にわたって光線捕捉率が高くなっている。しかも、形状角度αが40°以上の場合は、光線角度βのほぼ全範囲にわたって、光線捕捉率が、平板の形状の場合よりも高くなっている。ただし、形状角度αが30°の場合であっても、光線角度βが約−67°〜−113°(つまり、法線方向から23°以内)の範囲以外の領域では、光線捕捉率が、平板の形状の場合よりも高くなっている。すなわち、図32および図33からは、一般に、表面形状が三角形の場合のほうが平板の場合よりも光線捕捉率が高く、特に、表面形状が三角形の場合は、形状角度αが大きいほど光線捕捉率が高いことがわかる。したがって、表面形状が三角形の場合には、上記10通りの中で、形状角度αが80°の場合に、光線捕捉率が、光線角度βのほぼ全範囲にわたって最も高くなっている。   As shown in FIGS. 32 and 33, the larger the shape angle α, the higher the light beam capture rate over almost the entire range of the light beam angle β. Moreover, when the shape angle α is 40 ° or more, the light beam capture rate is higher than that in the case of the flat plate shape over almost the entire range of the light beam angle β. However, even when the shape angle α is 30 °, in a region other than the range where the light ray angle β is about −67 ° to −113 ° (that is, within 23 ° from the normal direction), the light ray capture rate is It is higher than the flat plate shape. That is, from FIG. 32 and FIG. 33, generally, when the surface shape is a triangle, the light beam capture rate is higher than when it is a flat plate. In particular, when the surface shape is a triangle, the light beam capture rate increases as the shape angle α increases. Is high. Therefore, when the surface shape is a triangle, the light beam capture rate is the highest over almost the entire range of the light beam angle β when the shape angle α is 80 ° among the above 10 patterns.

なお、図31の表面形状が持つ効果、つまり、光線角度のほぼ全範囲にわたって光線捕捉率が高いという効果を、太陽が如何なる方位・高さにあろうとも高い集光効果を得ることができるという意味で、「全方位集光効果」と呼ぶことにする。この全方位集光効果は、表面形状が平板の場合と比較して図31の表面形状が持つ顕著な効果である。   It should be noted that the effect of the surface shape of FIG. 31, that is, the effect that the light ray capture rate is high over almost the entire range of the light ray angle, can obtain a high light collecting effect regardless of the orientation and height of the sun. In a sense, it will be called “omnidirectional light collection effect”. This omnidirectional light condensing effect is a remarkable effect which the surface shape of FIG. 31 has compared with the case where the surface shape is a flat plate.

この全方位集光効果は、後で詳述するが、図31の表面形状が、境界面で反射と屈折を繰り返して反射光を効率的に利用(入射)できる形状を有するためである。換言すれば、図31の表面形状は、入射光を直接入光する仕組みと反射光を入光する仕組みの両方を有する、つまり、直射光のみならず周辺光を効率的に入光する仕組みを有する。   This omnidirectional light condensing effect will be described in detail later. This is because the surface shape of FIG. 31 has a shape that allows reflected light to be efficiently used (incident) by repeating reflection and refraction at the boundary surface. In other words, the surface shape of FIG. 31 has both a mechanism for directly incident light and a mechanism for incident reflected light, that is, a mechanism for efficiently receiving not only direct light but also ambient light. Have.

図34は、図31の表面形状に対する、媒質の屈折率別の、光線角度に対する光線捕捉率のシミュレーション結果の一例を示す図である。ここでは、表面形状が三角形の場合と平板の場合のそれぞれに対して、媒質の屈折率が1.3、1.4、1.5、1.6の4通りの場合についてシミュレーションを行った。なお、このシミュレーションでは、例えば、形状角度αを80°に設定した。   FIG. 34 is a diagram illustrating an example of a simulation result of a light beam capture rate with respect to a light beam angle, for each refractive index of the medium, with respect to the surface shape of FIG. Here, the simulation was performed for four cases where the refractive index of the medium is 1.3, 1.4, 1.5, and 1.6 for each of the case where the surface shape is a triangle and the case of a flat plate. In this simulation, for example, the shape angle α is set to 80 °.

図34に示すように、表面形状が三角形の場合も平板の場合も、媒質の屈折率が小さいほど、つまり、空気(屈折率は約1.0)との屈折率の差が小さいほど、光線角度βのほぼ全範囲にわたって光線捕捉率が高くなっている。すなわち、表面形状が三角形の場合には、上記4通りの中で、媒質の屈折率が1.3の場合に、光線捕捉率が、光線角度βのほぼ全範囲にわたって最も高くなっている。ただし、屈折率の差による光線捕捉率の差はあまり顕著ではない。   As shown in FIG. 34, in both cases where the surface shape is a triangle or a flat plate, the smaller the refractive index of the medium, that is, the smaller the difference in refractive index from air (refractive index is about 1.0), the smaller the light beam. The light capture rate is high over almost the entire range of the angle β. That is, when the surface shape is a triangle, among the above four methods, when the refractive index of the medium is 1.3, the light beam capture rate is the highest over almost the entire range of the light beam angle β. However, the difference in light capture rate due to the difference in refractive index is not so significant.

このように、屈折率の変化に対して全方位集光効果にあまり変化が見られないのは、この全方位集光効果が、幾何学的な反射の効果と、屈折の法則(スネルの法則)のみによって得られるためであると考えられる。この意味で、原理は、非常にシンプルである。   In this way, the omnidirectional light condensing effect does not change much with respect to the change in the refractive index. This omnidirectional light condensing effect has the effect of geometric reflection and the law of refraction (Snell's law). ). In this sense, the principle is very simple.

上記のシミュレーションにより、表面形状が三角形の場合の光線捕捉率の傾向が判明し、最適な形状に関する知見が得られた。しかし、実際の製造を考慮した場合、厚みのある平板上に三角形の形状を持つ部分を形成する必要がある。そこで、本発明者は、次に、図35に示す構成を有する太陽光集光シート610を想定し、上記と同様のシミュレーションを行った。   The above simulation revealed the tendency of the light beam capture rate when the surface shape is a triangle, and the knowledge about the optimum shape was obtained. However, in consideration of actual manufacturing, it is necessary to form a triangular portion on a thick flat plate. Then, this inventor assumed the sunlight condensing sheet | seat 610 which has a structure shown in FIG. 35, and performed the same simulation as the above.

図35は、本実施の形態における光線捕捉率の他のシミュレーションの対象となる構成を示す概略図である。   FIG. 35 is a schematic diagram showing a configuration that is another simulation target of the light beam capture rate in the present embodiment.

図35に示す例では、シミュレーションの対象である太陽光集光シート610は、断面が三角形の形状を有する上部の三角形状部611と、厚みのある平板の形状を有する下部の平板部612とで構成されている。シミュレーションの条件は、図31に示す構成を対象とするシミュレーションと同様である。ただし、本シミュレーションでは、三角形状部611と平板部612を同一の材料で構成し、例えば、その屈折率を1.5に設定した。また、形状角度αは、60°に設定した。なお、この場合、光線捕捉率の計算に必要な透過光量は、平板部612から下方へ透過した光量となる。   In the example shown in FIG. 35, the solar light collecting sheet 610 to be simulated is composed of an upper triangular portion 611 having a triangular cross section and a lower flat plate portion 612 having a thick flat plate shape. It is configured. The simulation conditions are the same as in the simulation targeting the configuration shown in FIG. However, in this simulation, the triangular portion 611 and the flat plate portion 612 are made of the same material, and the refractive index thereof is set to 1.5, for example. The shape angle α was set to 60 °. In this case, the amount of transmitted light necessary for calculating the light capture rate is the amount of light transmitted downward from the flat plate portion 612.

図36は、図35の太陽光集光シート610に対する、光線角度に対する光線捕捉率のシミュレーション結果の一例を示す図である。   FIG. 36 is a diagram illustrating an example of a simulation result of the light beam capture rate with respect to the light beam angle with respect to the sunlight collecting sheet 610 in FIG. 35.

図36に示すように、表面形状が平板の場合と比較して、法線方向からの角度が大きい領域(例えば、法線方向からの角度が約54°以上の領域)613では、表面形状が平板の場合よりも光線捕捉率が高く、より多くの光を透過させている。一方、法線方向からの角度が小さい領域(例えば、法線方向からの角度が約54°以下の領域)614では、表面形状が平板の場合と比べて、平板部612への入射角が大きくなるため、表面形状が平板の場合よりも光線捕捉率(透過率)が劣っている。すなわち、この場合は、せっかく上部の三角形状部611で集光した光が、あまり下部の平板部612を通過しない結果となっている。換言すれば、上部の三角形状部611が有する全方位集光効果が、下部の平板部612の存在によって、一部の角度領域で大幅に阻害される結果となっている。   As shown in FIG. 36, in a region 613 having a large angle from the normal direction (for example, a region having an angle from the normal direction of about 54 ° or more) compared to the case where the surface shape is a flat plate, the surface shape is The light capture rate is higher than in the case of a flat plate, and more light is transmitted. On the other hand, in a region where the angle from the normal direction is small (for example, a region where the angle from the normal direction is about 54 ° or less) 614, the incident angle to the flat plate portion 612 is larger than in the case where the surface shape is a flat plate. For this reason, the light beam capture rate (transmittance) is inferior to that of the flat surface shape. That is, in this case, the light collected by the upper triangular portion 611 does not pass through the lower flat plate portion 612 much. In other words, the omnidirectional light condensing effect of the upper triangular portion 611 is significantly hindered in some angle regions due to the presence of the lower flat plate portion 612.

図37および図38は、図36のシミュレーション結果を説明するための図である。特に、図37は、上部の三角形状部611による集光原理(全方位集光効果)を説明するための図であり、図38は、上部の三角形状部611に加えて下部の平板部612をも考慮した場合の集光原理を説明するための図である。ここでは、三角形状部611の対向する2面のうち、一方の面を「面A」と呼び、他方の面を「面B」と呼ぶことにする。   37 and 38 are diagrams for explaining the simulation results of FIG. In particular, FIG. 37 is a diagram for explaining the light collection principle (omnidirectional light collection effect) by the upper triangular portion 611, and FIG. 38 shows the lower flat plate portion 612 in addition to the upper triangular portion 611. It is a figure for demonstrating the condensing principle when considering also. Here, of the two opposing surfaces of the triangular portion 611, one surface is referred to as “surface A” and the other surface is referred to as “surface B”.

まず、上部の三角形状部611のみを考慮した場合において、例えば、光線が法線方向から入射した場合、この光線(入射光)は、図37に示すような経路をたどって境界面で反射と屈折を繰り返し、その結果、99.2%程度以上の光線を捕捉することができる。具体的には、例えば、図37に示すように、法線方向から面Bに入射した光線は、その80%程度が屈折して面Aで全反射して平板部612に入射し、残り20%程度が反射して隣の三角形状部611の面Aに垂直に入射し、そのほとんど全部(19.2%程度)が屈折して平板部612に入射する。残りの再反射光(0.8%程度)の一部は、再び元の面Bで屈折して面Aで全反射して平板部612に入射する。したがって、この場合、合計99.2%以上の光線が平板部612に捕捉されることになる。   First, when only the upper triangular portion 611 is considered, for example, when a light ray enters from the normal direction, this light ray (incident light) is reflected on the boundary surface along a path as shown in FIG. Refraction is repeated, and as a result, about 99.2% or more of light rays can be captured. Specifically, for example, as shown in FIG. 37, about 80% of the light rays incident on the surface B from the normal direction are refracted and totally reflected on the surface A to enter the flat plate portion 612, and the remaining 20 % Is reflected and enters the surface A of the adjacent triangular portion 611 perpendicularly, and almost all (about 19.2%) is refracted and enters the flat plate portion 612. A part of the remaining re-reflected light (about 0.8%) is refracted by the original surface B again, totally reflected by the surface A, and enters the flat plate portion 612. Therefore, in this case, a total of 99.2% or more of light rays are captured by the flat plate portion 612.

また、図38の真ん中の光線のように、法線方向から60°傾いた光線は、三角形の斜面(面A)に垂直に入射し(この時、96%の光が入射する)、入射した屈折光は、次の斜面(面B)で全反射する。この結果、最初の斜面(面A)の反射光以外は、三角形状部611内に捕捉されるため、96%の外光捕捉率となる。   Further, like the middle ray in FIG. 38, the ray inclined by 60 ° from the normal direction is incident perpendicularly to the triangular slope (surface A) (96% light is incident at this time) and is incident. The refracted light is totally reflected at the next slope (surface B). As a result, since the light other than the reflected light from the first slope (surface A) is captured in the triangular portion 611, the external light capturing rate is 96%.

したがって、この場合、法線方向から60°以内の入射光は、この原理により、ほとんど(99%以上)集光する(図32、図33参照)。   Therefore, in this case, incident light within 60 ° from the normal direction is mostly collected (99% or more) by this principle (see FIGS. 32 and 33).

ところが、上部の三角形状部611に加えて下部の平板部612をも考慮した場合、次の原理により、図36に示すような結果となる。   However, when the lower flat plate portion 612 is considered in addition to the upper triangular portion 611, the result shown in FIG. 36 is obtained by the following principle.

まず、図38の真ん中の光線の例のように、法線方向からの角度が大きい場合には、面Aからの入射光のうち、面Bで反射する光が多く存在し、そのうち、面Bで全反射する光は大きく法線方向に反射するため、平板部612への入射角が法線方向に近くなり、平板部612を透過する光量が多くなる。この結果、図36の両端部(領域613)の透過率は、比較的良くなっている。   First, in the case where the angle from the normal direction is large, as in the example of the middle ray in FIG. 38, among the incident light from the surface A, there is a lot of light reflected by the surface B, of which the surface B The light that is totally reflected at 1 is largely reflected in the normal direction, so that the incident angle to the flat plate portion 612 is close to the normal direction, and the amount of light transmitted through the flat plate portion 612 increases. As a result, the transmittance at both ends (region 613) in FIG. 36 is relatively good.

しかし、図38の左側の光線の例のように、もともと入射光が法線方向に非常に近い場合、面Aに入射した光線のほとんどは面Bで反射することなく直接下部の平板部612へ入射する。この間、面Aに入射した光は、面Aで屈折したとき、法線方向から外れることになり、平板部612への入射角が法線方向から外れるため、平板部612で反射する割合が大きくなる。これが、法線方向からの角度が小さい領域614のうち、特に法線方向に非常に近い領域(例えば、法線方向からの角度が約24°以下の領域)614aにおいて、入射光の透過率低下の原因になっている。   However, as in the example of the light beam on the left side of FIG. 38, when the incident light is originally very close to the normal direction, most of the light beam incident on the surface A directly reflects to the lower flat plate portion 612 without being reflected by the surface B. Incident. During this time, when the light incident on the surface A is refracted on the surface A, the light is deviated from the normal direction, and the incident angle to the flat plate portion 612 is deviated from the normal direction. Become. This is a decrease in the transmittance of incident light particularly in a region 614a that is very close to the normal direction (for example, a region having an angle of about 24 ° or less from the normal direction) among the regions 614 that have a small angle from the normal direction. It is the cause.

さらに、図38の右側の光線の例のように、入射光が法線方向に比較的近い、つまり、法線方向からの角度が約24〜54°の場合には、面Aに入射した光線の多くは面Bで反射することなく直接下部の平板部612へ入射する。この間、面Aに入射した光は、面Aでの屈折時に、より法線方向から外れることになり、平板部612への入射角がより法線方向から外れるため、平板部612で反射する割合がより大きくなり、透過率が大きく低下する。しかも、平板部612に対してある一定以上の入射角を持つ光は、平板部612で全反射され、平板部612を全く通過できない。これが、法線方向からの角度が小さい領域614のうち、特に法線方向に比較的近い領域(例えば、法線方向からの角度が約24〜54°の領域)614bにおいて、入射光の大きな透過率低下の原因になっている。   Further, as in the example of the right ray in FIG. 38, when the incident light is relatively close to the normal direction, that is, when the angle from the normal direction is about 24 to 54 °, the ray incident on the surface A Most of the light directly enters the lower flat plate portion 612 without being reflected by the surface B. During this time, the light incident on the surface A is more deviated from the normal direction during refraction at the surface A, and the incident angle to the flat plate portion 612 is further deviated from the normal direction. Becomes larger and the transmittance is greatly reduced. In addition, light having a certain incident angle with respect to the flat plate portion 612 is totally reflected by the flat plate portion 612 and cannot pass through the flat plate portion 612 at all. This is a large transmission of incident light in the region 614 having a small angle from the normal direction, particularly in a region 614b that is relatively close to the normal direction (for example, a region having an angle from the normal direction of about 24 to 54 °). It is the cause of the rate drop.

要するに、法線方向からの角度が小さい領域614では、上部の三角形状部611により集光された光が下部の平板部612により反射されるため、光の透過率(光線捕捉率)が低下している。   In short, in the region 614 where the angle from the normal direction is small, the light collected by the upper triangular portion 611 is reflected by the lower flat plate portion 612, so that the light transmittance (light ray capture rate) is lowered. ing.

上記の考察を踏まえて、本発明者は、図36に示すような透過率低下のない構成を考案した。   Based on the above consideration, the present inventor has devised a configuration that does not cause a decrease in transmittance as shown in FIG.

図39は、本実施の形態における光線捕捉率のさらに他のシミュレーションの対象となる構成を示す概略図であって、本実施の形態に係る太陽光集光シートの2次元的形状の一例を示す概略図である。   FIG. 39 is a schematic diagram showing a configuration to be subjected to another simulation of the light beam capture rate in the present embodiment, and shows an example of the two-dimensional shape of the solar light collecting sheet according to the present embodiment. FIG.

図39に示す例では、シミュレーションの対象である太陽光集光シート620は、断面が三角形の形状を有する上部の三角形状部621と、厚みのある平板の形状を有する下部の平板部622と、上部の三角形状部621と同一の形状を有する下部の三角形状部623とで構成されている。いわば、太陽光集光シート620は、同一形状の三角形状部621と三角形状部623を、平板部622を挟んで最中合わせにした、つまり、平板部622を挟んで上下対称に配置した構成を有する。このように、太陽光集光シート620は、平板部622を上下から上下対称に同一形状の三角形状部621、623で挟んだ形状を有する。シミュレーションの条件は、図31および図35に示す構成を対象とするシミュレーションと同様である。ただし、本シミュレーションでは、三角形状部621、623と平板部622を同一の材料で構成し、例えば、その屈折率を1.5に設定した。また、形状角度αは、60°に設定した。なお、この場合、光線捕捉率の計算に必要な透過光量は、下部の三角形状部623から下方へ透過した光量となる。   In the example shown in FIG. 39, the solar light collecting sheet 620 to be simulated is an upper triangular portion 621 having a triangular cross section, and a lower flat plate portion 622 having a thick flat plate shape, The upper triangular portion 621 and the lower triangular portion 623 having the same shape are configured. In other words, the sunlight condensing sheet 620 is configured such that the triangular portion 621 and the triangular portion 623 having the same shape are aligned in the middle with the flat plate portion 622 interposed therebetween, that is, arranged vertically symmetrically with the flat plate portion 622 interposed therebetween. Have Thus, the sunlight condensing sheet 620 has a shape in which the flat plate portion 622 is sandwiched between the triangular portions 621 and 623 having the same shape in a vertically symmetrical manner from above and below. The conditions for the simulation are the same as those for the simulation targeting the configuration shown in FIGS. However, in this simulation, the triangular portions 621 and 623 and the flat plate portion 622 are made of the same material, and the refractive index thereof is set to 1.5, for example. The shape angle α was set to 60 °. In this case, the amount of transmitted light necessary for calculating the light capture rate is the amount of light transmitted downward from the lower triangular portion 623.

図40は、図39の太陽光集光シート620に対する、光線角度に対する光線捕捉率のシミュレーション結果の一例を示す図である。   FIG. 40 is a diagram illustrating an example of a simulation result of the light beam capture rate with respect to the light beam angle with respect to the sunlight collecting sheet 620 in FIG. 39.

図40に示すように、この太陽光集光シート620では、図36のシミュレーション結果との比較において、図36の領域614における光線捕捉率の低下が解消されている。すなわち、この場合、光線角度βの全範囲にわたって、光線捕捉率が、平板の形状の場合よりも高くなっている。しかも、光線角度βの全範囲にわたって、光線捕捉率が90%以上になっている。   As shown in FIG. 40, in this sunlight condensing sheet 620, in comparison with the simulation result of FIG. 36, the decrease in the light beam capture rate in the region 614 of FIG. 36 is eliminated. That is, in this case, the light beam capture rate is higher than that of the flat plate shape over the entire range of the light beam angle β. Moreover, the light beam capture rate is 90% or more over the entire range of the light beam angle β.

この原理は、次のように考えることができる。なお、図39において、下部の三角形状部623の対向する2面のうち、上部の対応する三角形状部621の面Aに対応する面を「面A’」と呼び、三角形状部621の面Bに対応する面を「面B’」と呼ぶことにする。   This principle can be considered as follows. In FIG. 39, the surface corresponding to the surface A of the upper triangular portion 621 corresponding to the upper surface of the lower triangular portion 623 is referred to as “surface A ′” and the surface of the triangular portion 621. The surface corresponding to B will be referred to as “surface B ′”.

まず、図39の真ん中の光線の例のように、法線方向からの角度が大きい場合(図36の領域613参照)、面Aからの入射光は、最終的に、下部の三角形状部623の面A’にほぼ垂直に入射するため(光線624参照)、三角形状部623を透過する光量が多くなる。この結果、この領域の透過率は、依然として、比較的良好である。   First, when the angle from the normal direction is large (see the region 613 in FIG. 36) as in the example of the middle ray in FIG. 39, the incident light from the surface A finally becomes the triangular portion 623 in the lower part. Is incident on the surface A ′ substantially perpendicularly (see the light ray 624), the amount of light transmitted through the triangular portion 623 increases. As a result, the transmittance of this region is still relatively good.

また、図39の左側の光線の例のように、もともと入射光が法線方向に非常に近い場合(図36の領域614a参照)、面Aから入射した屈折光は、下部の三角形状部623の面B’から、面Aへの入射角と同一の角度で出射する(光線625参照)、つまり、透過する。また、面Aおよび面B’における反射光は、それぞれ、面Bおよび面A’に垂直に近い角度で入射するため、最終的に、三角形状部623を透過し、捕捉される。この結果、この領域の透過率は、著しく改善される。   Further, as in the example of the light beam on the left side of FIG. 39, when the incident light is originally very close to the normal direction (see the region 614a in FIG. 36), the refracted light incident from the surface A is the lower triangular portion 623. The light is emitted from the surface B ′ at the same angle as the incident angle to the surface A (see the light ray 625), that is, is transmitted. Further, since the reflected light on the surface A and the surface B ′ is incident on the surface B and the surface A ′ at an angle close to the vertical, the light finally passes through the triangular portion 623 and is captured. As a result, the transmittance of this region is significantly improved.

また、これと同様に、図39の右側の光線の例のように、入射光が法線方向に比較的近い場合にも(図36の領域614b参照)、面Aから入射した屈折光は、下部の三角形状部623の面B’から、面Aへの入射角と同一の角度で出射する(光線626参照)、つまり、透過する。また、面Aおよび面B’における反射光は、それぞれ、面Bおよび面A’に垂直に近い角度で入射するため、最終的に、三角形状部623を透過し、捕捉される。この結果、この領域の透過率も、著しく改善される。   Similarly, when the incident light is relatively close to the normal direction (see the region 614b in FIG. 36), as in the example of the right ray in FIG. 39, the refracted light incident from the surface A is The light is emitted from the surface B ′ of the lower triangular portion 623 at the same angle as the incident angle to the surface A (see the light beam 626), that is, is transmitted. Further, since the reflected light on the surface A and the surface B ′ is incident on the surface B and the surface A ′ at an angle close to the vertical, the light finally passes through the triangular portion 623 and is captured. As a result, the transmittance in this region is also significantly improved.

このように、本実施の形態に係る太陽光集光シート620では、平板部622の表面上に形成された上部の三角形状部621と同一形状の三角形状部623を平板部622の裏面上に上下対称に形成することによって、光の透過率(光線捕捉率)が大幅に改善されている。   As described above, in the solar light collecting sheet 620 according to the present embodiment, the triangular portion 623 having the same shape as the upper triangular portion 621 formed on the surface of the flat plate portion 622 is formed on the back surface of the flat plate portion 622. By forming it symmetrically in the vertical direction, the light transmittance (light capture rate) is greatly improved.

図41は、図39の太陽光集光シート620に対する、形状角度別の、光線角度に対する光線捕捉率のシミュレーション結果の一例を示す図である。図42は、図41の要部拡大図である。ここでは、形状角度αが40°、45°、50°、60°、70°、75°、80°の7通りの場合についてシミュレーションを行った。また、三角形の形状の場合と比較するため、平板の形状の場合についても同様のシミュレーションを行った。なお、本シミュレーションでは、例えば、太陽光集光シート620を構成する媒質(三角形状部621、623および平板部622)の屈折率nを1.5に設定した。   FIG. 41 is a diagram illustrating an example of a simulation result of a light beam capture rate with respect to a light beam angle for each shape angle with respect to the sunlight collecting sheet 620 in FIG. 39. FIG. 42 is an enlarged view of a main part of FIG. Here, simulation was performed for seven cases of the shape angle α of 40 °, 45 °, 50 °, 60 °, 70 °, 75 °, and 80 °. Further, in order to compare with the case of a triangular shape, the same simulation was performed for the case of a flat plate shape. In this simulation, for example, the refractive index n of the medium (the triangular portions 621 and 623 and the flat plate portion 622) constituting the solar light collecting sheet 620 is set to 1.5.

図41および図42に示すように、基本的には、形状角度αが大きいほど、光線角度βのほぼ全範囲にわたって光線捕捉率が高くなっている。しかも、形状角度αが45°以上の場合は、光線角度βのほぼ全範囲にわたって、光線捕捉率が、平板の形状の場合よりも高くなっている。ただし、形状角度αが40°の場合であっても、光線角度βが約−60°〜−120°(つまり、法線方向から30°以内)の範囲以外の領域では、光線捕捉率が、平板の形状の場合よりも高くなっている。特に、上記7通りの中で、形状角度βが75°の場合には、光線角度βの全範囲にわたって、光線捕捉率が94.5%以上になっている。   As shown in FIGS. 41 and 42, basically, the larger the shape angle α, the higher the light beam capture rate over almost the entire range of the light beam angle β. Moreover, when the shape angle α is 45 ° or more, the light beam capture rate is higher than that of the flat plate shape over almost the entire range of the light beam angle β. However, even when the shape angle α is 40 °, in a region other than the range where the light ray angle β is approximately −60 ° to −120 ° (that is, within 30 ° from the normal direction), the light capture rate is It is higher than the flat plate shape. In particular, among the above seven patterns, when the shape angle β is 75 °, the light beam capture rate is 94.5% or more over the entire range of the light beam angle β.

したがって、図39の太陽光集光シート620は、表面形状が平板の場合と比較して、光線捕捉率が光線角度βのほぼ全範囲にわたって高く、周辺の全範囲の角度の光線を効率良く捕捉することができる機能を有する。これは、上記のように、図39の太陽光集光シート620が、境界面で反射と屈折を繰り返して反射光を効率的に利用(入射)できる形状を有するためである。すなわち、図39の太陽光集光シート620は、反射光を放出させずに他の三角形状部に入射させる機能を有する。   Therefore, the sunlight condensing sheet 620 in FIG. 39 has a higher light beam capture rate over almost the entire range of the light beam angle β than the case where the surface shape is a flat plate, and efficiently captures the light beams in the entire surrounding angle range. It has a function that can be. This is because the sunlight condensing sheet 620 in FIG. 39 has a shape that allows the reflected light to be efficiently used (incident) by repeating reflection and refraction at the boundary surface as described above. That is, the sunlight condensing sheet 620 in FIG. 39 has a function of entering the other triangular portion without emitting the reflected light.

また、図39の太陽光集光シート620の製造方法としては、1つの平板部622の上下にそれぞれ別工程で三角形状部621、623を形成する方法のほかに、図35の太陽光集光シート610を上下対称な形状となるように2枚合わせて形成する方法が考えられる。   In addition to the method of forming the triangular portions 621 and 623 in separate steps above and below one flat plate portion 622, the solar light collecting sheet 620 in FIG. A method of forming two sheets 610 together so as to have a vertically symmetrical shape is conceivable.

なお、図39に示す例では、上下の三角形状部621、623が平板部622を挟んで完全に上下対称に配置されているが、本発明はこれに限定されない。上下の三角形状部621、623が完全に対称に配置されていなくても、効果はほとんど変わらない。例えば、上下の三角形状部621、623の間で、形状角度αを変えたり、位置をずらしたりしてもよい。   In the example shown in FIG. 39, the upper and lower triangular portions 621 and 623 are disposed completely symmetrically with respect to the flat plate portion 622, but the present invention is not limited to this. Even if the upper and lower triangular portions 621 and 623 are not completely symmetrically arranged, the effect is hardly changed. For example, the shape angle α may be changed or the position may be shifted between the upper and lower triangular portions 621 and 623.

また、図39に示す例では、形状は2次元的であるが、3次元的な形状としては、図4(A)に示すような長手方向の形状のほかに、三角錐や四角錐などの角錐の形状であってもよい。どの形状でも、反射光を放出させずに他の形状部に入射させる機能を有することが要件となる。ただし、図4(A)に示すような長手方向の形状の場合に比べて、角錐の形状の場合のほうが、方位による3次元の光線角度の変化が少なく、より高い効果を得ることができる。例えば、図43は、四角錐の表面形状を有する太陽光集光シートの平面図である。図43の太陽光集光シート650は、断面が図39の2次元形状を有する四角錐形状部651で構成されている。   In addition, in the example shown in FIG. 39, the shape is two-dimensional. However, as the three-dimensional shape, in addition to the shape in the longitudinal direction as shown in FIG. It may be a pyramid shape. In any shape, it is necessary to have a function of entering the other shape portion without emitting the reflected light. However, compared to the case of the shape in the longitudinal direction as shown in FIG. 4A, the shape of the pyramid has less change in the three-dimensional ray angle due to the orientation, and a higher effect can be obtained. For example, FIG. 43 is a plan view of a sunlight collecting sheet having a quadrangular pyramid surface shape. The solar light collecting sheet 650 in FIG. 43 includes a quadrangular pyramid portion 651 having a two-dimensional cross section in FIG.

3次元形状の場合、3次元の光線角度での全方位集光効果の死角をなくすため、図43に示すように、列ごとに半ピッチだけずらした配列が好ましい。また、角錐の形状の中でも、特に、例えば三角錐や四角錐、六角錐などの、平面上の充填構造(図43参照)を形成できる3次元形状が好ましい。   In the case of a three-dimensional shape, in order to eliminate the blind spot of the omnidirectional light collecting effect at a three-dimensional ray angle, as shown in FIG. 43, an arrangement shifted by a half pitch for each column is preferable. Among the pyramid shapes, a three-dimensional shape that can form a planar filling structure (see FIG. 43) such as a triangular pyramid, a quadrangular pyramid, and a hexagonal pyramid is particularly preferable.

このように、本実施の形態によれば、二次元の断面形状として、反射光を放出させずに他の形状部に入射させる構成、具体的には、例えば、平板部を挟んで同一形状の三角形状部を上下対称に配置した構成を有するため、光線の入射角にかかわらず反射光を効率的に利用(入射)することができ、極めて広範囲の入射光を極めて効率的に捕捉(集光)することができる。したがって、実施の形態1における法線集光部110に適用した場合、その構成の最適化を図ることができる。   Thus, according to the present embodiment, the two-dimensional cross-sectional shape has a configuration in which the reflected light is incident on another shape portion without emitting the light, specifically, for example, the same shape with the flat plate portion interposed therebetween. Because it has a configuration in which the triangular parts are arranged vertically symmetrically, the reflected light can be used (incident) efficiently regardless of the incident angle of the light beam, and a very wide range of incident light can be captured (condensed) very efficiently. )can do. Therefore, when applied to the normal light condensing unit 110 in the first embodiment, the configuration can be optimized.

なお、本実施の形態では、実施の形態1における法線集光部110の最適化を例にとって説明したが、用途はこれに限定されない。すなわち、本実施の形態に係る太陽光集光シートは、実施の形態1に係る集光装置の一要素としてのみならず、独立の集光装置としても利用することができる。   In the present embodiment, the optimization of the normal light focusing unit 110 in the first embodiment has been described as an example, but the application is not limited to this. That is, the solar light collecting sheet according to the present embodiment can be used not only as one element of the light collecting device according to the first embodiment but also as an independent light collecting device.

例えば、本実施の形態に係る太陽光集光シート620(図39参照)を、平板型PV装置に適用することができる。この場合、図39の太陽光集光シート620は、上記のように、従来の平板型の表面(光線捕捉率は平均81%、図32参照)と比較して、極めて広範囲の入射光を極めて効率良く捕捉することができるため(例えば、形状角度が60°の場合、光線捕捉率は光線角度の全範囲で94.5%以上)、太陽光発電のLSI素子(太陽電池)の表面に配置することにより、太陽直射光のみならず周辺光を効率的に利用することができ、発電効率を大きく改善することができる。しかも、表面形状を図39の表面形状にするだけで済むため、安価に製造することができる。   For example, the sunlight collecting sheet 620 (see FIG. 39) according to the present embodiment can be applied to a flat plate PV device. In this case, as described above, the sunlight condensing sheet 620 shown in FIG. 39 has an extremely wide range of incident light as compared with the conventional flat surface (the light capture rate is 81% on average, see FIG. 32). Because it can be captured efficiently (for example, when the shape angle is 60 °, the light beam capture rate is 94.5% or more over the entire range of the light beam angle), it is placed on the surface of the photovoltaic power generation LSI element (solar cell). By doing so, not only direct sunlight but also ambient light can be used efficiently, and the power generation efficiency can be greatly improved. In addition, since the surface shape only needs to be the surface shape shown in FIG. 39, it can be manufactured at low cost.

また、太陽光発電のLSI素子は、全領域が発電するのではなく、その一部の領域に到達した光を利用することを考慮すると、その一部の領域に光が集中するように、図39の太陽光集光シート620の下部の三角形状部623の形状を最適化することにより、発電効率をさらに改善することができる。   In addition, when considering that the LSI elements for photovoltaic power generation do not generate power in the entire area but use the light that reaches the partial area, the light is concentrated in the partial area. The power generation efficiency can be further improved by optimizing the shape of the triangular portion 623 below the 39 solar light collecting sheet 620.

また、他の用途としては、例えば、ビルなど建物(広くは建造物)への適用も考えられる。すなわち、図39の太陽光集光シート620は、上記のように、従来の平板型の表面と比較して、光線角度の全範囲で平板型の光線捕捉率(集光率)の最大値以上の光線捕捉率(集光率)を有するため、特に従来効率が悪かった時間帯(朝夕)や曇りの時などに大きな効果が期待できる。このような特徴から、この太陽光集光シート620は、必ずしも太陽光の方向に設置する必要はない。例えば、この太陽光集光シート620をビルの壁面などに設置しても、大量の光を捕捉することができる。したがって、本実施の形態に係る太陽光集光シートによれば、従来利用できなかった分野に適用する柔軟性の高い集光システムを構築することが可能になる。さらには、実施の形態1に係るシート型集光装置(集光シート)と併用して、先に集光した光をさらに集光し、照明や集光型PV装置など多様な用途に利用することができる。   Further, as other uses, for example, application to buildings such as buildings (widely buildings) is also conceivable. That is, as described above, the sunlight condensing sheet 620 in FIG. 39 is equal to or greater than the maximum value of the flat plate-shaped light capture rate (condensing rate) in the entire range of the light beam angle as compared with the conventional flat plate-type surface. Therefore, a large effect can be expected particularly in the time zone (morning and evening) where the efficiency is low, or when it is cloudy. Due to such characteristics, the solar light collecting sheet 620 is not necessarily installed in the direction of sunlight. For example, even if this sunlight condensing sheet 620 is installed on the wall surface of a building, a large amount of light can be captured. Therefore, according to the sunlight condensing sheet according to the present embodiment, it is possible to construct a highly flexible condensing system to be applied to a field that could not be used conventionally. Furthermore, in combination with the sheet-type condensing device (condensing sheet) according to the first embodiment, the light collected earlier is further condensed and used for various applications such as illumination and condensing PV devices. be able to.

一例として、例えば、図44に示すようなビルの多い地域において、各ビルの側面に本実施の形態に係る太陽光集光シート670(例えば、図39の太陽光集光シート620で構成されている)を使用した場合、次のような著しい効果を期待することができる。   As an example, for example, in an area with many buildings as shown in FIG. 44, the solar light collecting sheet 670 according to the present embodiment (for example, the solar light collecting sheet 620 in FIG. 39 is provided on the side of each building. The following remarkable effects can be expected.

第1に、太陽光を含む周辺光を集光して利用するため、そのエネルギーがビルの内部に進入することがなくなり、大きな断熱効果が得られる。特に、熱エネルギーを反射することがないため、照り返しが解消され、夏に大きな効果を期待することができる。   First, since ambient light including sunlight is collected and used, the energy does not enter the inside of the building, and a large heat insulating effect is obtained. In particular, since heat energy is not reflected, the reflection is eliminated and a great effect can be expected in summer.

第2に、従来用いられていた断熱材のように太陽光の熱エネルギーを反射することもなく、他の建造物と共存する 良好な環境を実現することができる。   Secondly, it does not reflect the heat energy of sunlight unlike the conventional heat insulating material, and can realize a good environment coexisting with other buildings.

第3に、太陽光のエネルギーは約1kW/mあり、大きなビルは表面積が数万m程度ある。したがって、周辺光のエネルギーを吸収して電気エネルギーに変換した場合、条件にもよるが、数千kW程度の電気エネルギーを期待することができる。これにより、通常のビルが使用する昼間の使用電気エネルギーを大きく削減することができる。 Third, the energy of sunlight is about 1 kW / m 2, and a large building has a surface area of about tens of thousands m 2 . Therefore, when energy of ambient light is absorbed and converted into electric energy, electric energy of about several thousand kW can be expected depending on conditions. Thereby, the electric energy used in the daytime which a normal building uses can be reduced significantly.

第4に、集光型発電システムと照明用配光システムにより、本実施の形態に係る太陽光集光シート670のみをビルの壁面に使用することで、高価な太陽光発電設備に対する大きなコストメリットを実現することができる。   Fourth, by using only the solar condensing sheet 670 according to the present embodiment on the wall surface of the building by the concentrating power generation system and the illumination light distribution system, a large cost merit for expensive solar power generation equipment Can be realized.

本発明に係る集光装置および集光方法は、簡単な構成で、かつ大量に安価に製造することができ、しかも広範囲の角度で入射する光を効率的に集光することができ、かつ利便性・汎用性も高い集光装置および集光方法として有用である。   The light condensing device and the light condensing method according to the present invention can be manufactured with a simple configuration and in a large amount at low cost, and can efficiently collect light incident at a wide range of angles, and is convenient. It is useful as a light collecting device and a light collecting method that are highly versatile and versatile.

本発明の一実施の形態に係る集光装置の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the condensing apparatus which concerns on one embodiment of this invention 図1のシート型集光装置の構成の一例を示す概略要部斜視図1 is a schematic perspective view showing an example of the configuration of the sheet-type light collecting device in FIG. 多層化された法線集光部の構成を示す概略断面図Schematic cross-sectional view showing the configuration of the multilayered normal line condensing unit 法線集光部の他の構成(表面形状)を示す概略図であり、(A)は、概略要部斜視図、(B)は、概略要部断面図It is the schematic which shows the other structure (surface shape) of a normal light collection part, (A) is a schematic principal part perspective view, (B) is a schematic principal part sectional drawing. 法線配光部および線状導光部の構成の一例を示す概略斜視図The schematic perspective view which shows an example of a structure of a normal light distribution part and a linear light guide part 図5を上から見た平面図Top view of FIG. 5 viewed from above 図6のVII−VII線に沿う断面図Sectional drawing which follows the VII-VII line of FIG. 図6のVIII−VIII線に沿う断面図Sectional drawing which follows the VIII-VIII line of FIG. 図5の詳細を示す図であり、(A)は、図6と同様の平面図、(B)は、図9(A)の要部を示す平面図、(C)は、図9(B)の要部拡大図5A is a plan view similar to FIG. 6, FIG. 5B is a plan view showing the main part of FIG. 9A, and FIG. 9C is a plan view showing the details of FIG. ) Enlarged view of the main part (A)は、全反射の原理を説明するための図、(B)は、具体的数値の一例を示す図(A) is a figure for demonstrating the principle of total reflection, (B) is a figure which shows an example of a specific numerical value. 法線配光部の他の構成を示す概略図であり、(A)は、要部概略図、(B)は、概略平面図It is the schematic which shows the other structure of a normal light distribution part, (A) is a principal part schematic, (B) is a schematic plan view 法線配光部のさらに他の構成を示す概略図であり、(A)は、法線配光路の概略斜視図、(B)は、法線配光路の概略側面図、(C)は、法線配光路の第1の形態例を示す概略背面図、(D)は、法線配光路の第2の形態例を示す概略背面図It is the schematic which shows the further another structure of a normal light distribution part, (A) is a schematic perspective view of a normal light distribution path, (B) is a schematic side view of a normal light distribution path, (C) is Schematic rear view showing a first embodiment of the normal light distribution path, (D) is a schematic rear view showing a second embodiment of the normal light distribution path 図12の法線配光路を有する法線配光部の構成を示す概略斜視図The schematic perspective view which shows the structure of the normal light distribution part which has the normal light distribution path of FIG. 線状導光シート部および光圧縮シート部の構成の一例を示す概略図Schematic which shows an example of a structure of a linear light guide sheet part and a light compression sheet part 図14に示す光高圧縮機能部の拡大図Enlarged view of the optical high compression function section shown in FIG. 図14の構成を組み合わせた全体構成の一例を示す概略図Schematic showing an example of the overall configuration combining the configurations of FIG. 線状導光路の製造方法の一例を示す工程別断面図Sectional drawing according to process which shows an example of the manufacturing method of a linear light guide 図17に示すスクリーン印刷原版と当該スクリーン印刷の結果物との対応関係を示す概略斜視図FIG. 17 is a schematic perspective view showing the correspondence between the screen printing original plate shown in FIG. 17 and the screen printing result. 紫外線照射工程を説明するための概略図Schematic for explaining the ultraviolet irradiation process 法線配光路が直方体の形状を有する場合のスクリーン印刷原版と当該スクリーン印刷の結果物との対応関係を示す概略斜視図Schematic perspective view showing a correspondence relationship between a screen printing original plate and a result of the screen printing when the normal light distribution path has a rectangular parallelepiped shape (A)は、法線配光路が直方体の形状を有する場合のスクリーン印刷原版を示す概略斜視図、(B)は、図21(A)のスクリーン印刷原版を用いたスクリーン印刷の結果物を示す概略斜視図(A) is a schematic perspective view showing a screen printing original plate when the normal light distribution path has a rectangular parallelepiped shape, and (B) shows a result of screen printing using the screen printing original plate of FIG. Schematic perspective view 四角錐台の形状を有する法線配光路の製造方法の一例を示す工程別断面図Sectional drawing according to process which shows an example of the manufacturing method of the normal light distribution path which has the shape of a square frustum (A)は、図22に示すスクリーン印刷原版を示す概略斜視図、(B)は、図23(A)のスクリーン印刷原版を用いたスクリーン印刷の結果物を示す概略斜視図(A) is a schematic perspective view which shows the screen printing original plate shown in FIG. 22, (B) is a schematic perspective view which shows the result of screen printing using the screen printing original plate of FIG. 23 (A). (A)は、法線配光路が楕円錐台の形状を有する場合のスクリーン印刷原版を示す概略斜視図、(B)は、図24(A)のスクリーン印刷原版を用いたスクリーン印刷の結果物を示す概略斜視図(A) is a schematic perspective view showing a screen printing original plate when the normal light distribution path has a shape of an elliptic frustum, and (B) is a result of screen printing using the screen printing original plate of FIG. 24 (A). Schematic perspective view showing 可変角ライン照射法の概念を説明するための概略図Schematic for explaining the concept of variable angle line irradiation method 図25の可変角ライン照射法を実現する具体的手段の一例を示す概略図Schematic which shows an example of the concrete means which implement | achieves the variable angle line irradiation method of FIG. 可動照射ライン部の構成の一例を示す概略図であり、(A)は、断面図、(B)は、平面図It is the schematic which shows an example of a structure of a movable irradiation line part, (A) is sectional drawing, (B) is a top view 照射光出口部の周辺の概略要部拡大図Overview 図27(B)に実線矢印で示す斜め方向に向かう光線を可動方向に水平にする作用を説明するための概略図FIG. 27B is a schematic diagram for explaining the action of leveling the light beam traveling in the oblique direction indicated by the solid line arrow in the movable direction. 可動照射ライン部の更なる利用法を説明するための概略図Schematic for explaining further usage of movable irradiation line section 本実施の形態における光線捕捉率のシミュレーションの条件を説明するための概略図Schematic for explaining the conditions of the light capture rate simulation in the present embodiment 図31の表面形状に対する、形状角度別の、光線角度に対する光線捕捉率のシミュレーション結果の一例を示す図The figure which shows an example of the simulation result of the light ray capture rate with respect to the light ray angle according to shape angle with respect to the surface shape of FIG. 図32の要部拡大図32 is an enlarged view of the main part of FIG. 図31の表面形状に対する、媒質の屈折率別の、光線角度に対する光線捕捉率のシミュレーション結果の一例を示す図The figure which shows an example of the simulation result of the light ray capture rate with respect to the light ray angle according to the refractive index of the medium with respect to the surface shape of FIG. 本実施の形態における光線捕捉率の他のシミュレーションの対象となる構成を示す概略図Schematic showing the configuration that is the subject of another simulation of the light capture rate in the present embodiment 図35の太陽光集光シートに対する、光線角度に対する光線捕捉率のシミュレーション結果の一例を示す図The figure which shows an example of the simulation result of the light ray capture rate with respect to a light ray angle with respect to the sunlight condensing sheet | seat of FIG. 図36のシミュレーション結果を説明するための図であって、特に、上部の三角形状部による集光原理(全方位集光効果)を説明するための図It is a figure for demonstrating the simulation result of FIG. 36, and especially the figure for demonstrating the condensing principle (omnidirectional condensing effect) by an upper triangular part. 図36のシミュレーション結果を説明するための図であって、特に、上部の三角形状部に加えて下部の平板部をも考慮した場合の集光原理を説明するための図It is a figure for demonstrating the simulation result of FIG. 36, Comprising: The figure for demonstrating the condensing principle especially when the lower flat plate part is also considered in addition to the upper triangular part. 本実施の形態における光線捕捉率のさらに他のシミュレーションの対象となる構成を示す概略図であって、本実施の形態に係る太陽光集光シートの2次元的な形状の一例を示す概略図It is the schematic which shows the structure used as the object of the further another simulation of the light beam capture rate in this Embodiment, Comprising: The schematic which shows an example of the two-dimensional shape of the sunlight condensing sheet which concerns on this Embodiment 図39の太陽光集光シートに対する、光線角度に対する光線捕捉率のシミュレーション結果の一例を示す図The figure which shows an example of the simulation result of the light ray capture rate with respect to the light ray angle with respect to the sunlight condensing sheet | seat of FIG. 図39の太陽光集光シートに対する、形状角度別の、光線角度に対する光線捕捉率のシミュレーション結果の一例を示す図The figure which shows an example of the simulation result of the light ray capture rate with respect to the light ray angle according to shape angle with respect to the sunlight condensing sheet | seat of FIG. 図41の要部拡大図41 is an enlarged view of the main part of FIG. 図39の太陽光集光シートを実現する3次元的な形状として、四角錐の表面形状を有する太陽光集光シートを示す平面図The top view which shows the sunlight condensing sheet which has the surface shape of a quadrangular pyramid as a three-dimensional shape which implement | achieves the sunlight condensing sheet of FIG. 図39の太陽光集光シートの他の適用例を説明するための図The figure for demonstrating the other application example of the sunlight condensing sheet | seat of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

100、100a シート型集光装置
110、110a、110b 法線集光部
111 シート層
112 マイクロレンズ
113 法線集光部層
120、120a、120b、120c 法線配光部
121、121a、121b、121c 法線配光路
123 接続部
130、130a 線状導光部
131 線状導光路
140 光圧縮制御部
150、150a 平面集光シート部
151 シート基板
160、160a 線状導光シート部
161 線状導光路群
162 1次光圧縮レンズ部
163 1次圧縮光
164 光入力接合部
165 光出力接合部
166 1次圧縮光出力部
170、170a 光圧縮シート部
171 1次圧縮光集光レンズ部
172 光高圧縮機能部
173 2次圧縮光
174 導光路
175a 凸レンズ
175b 凹レンズ
176 圧縮光出力部
177 光入力接合部
178 1次圧縮光入力部
200 光応用システム部
300、310、320、330 スクリーン印刷原版
301、311、321、331 シート材
302、312、322、332 切り抜き部
303 紫外線硬化樹脂
325 製造用透明基板シート
340 可変照射角近接光
350 被照射シート
400 紫外線光源
401 フレネルレンズ
402 反射板
500 可動照射ライン部
501 線状の紫外線光源
502 第1反射板
503 第2反射板
504 照射光出口部
505、506 マイクロレンズアレイ
600、610、620、650、670 太陽光集光シート
611、621、623、651 三角形状部
612、622 平板部
100, 100a Sheet type condensing device 110, 110a, 110b Normal condensing part 111 Sheet layer 112 Micro lens 113 Normal condensing part layer 120, 120a, 120b, 120c Normal light distributing part 121, 121a, 121b, 121c Normal light distribution path 123 Connection section 130, 130a Linear light guide section 131 Linear light guide path 140 Optical compression controller 150, 150a Planar light collection sheet section 151 Sheet substrate 160, 160a Linear light guide sheet section 161 Linear light guide path Group 162 Primary light compression lens portion 163 Primary compression light 164 Light input joint portion 165 Light output joint portion 166 Primary compression light output portion 170, 170a Light compression sheet portion 171 Primary compression light condensing lens portion 172 Light high compression Functional part 173 Secondary compressed light 174 Light guide 175a Convex lens 175b Concave lens 176 Compressed light Output unit 177 Optical input joint 178 Primary compressed light input unit 200 Optical application system unit 300, 310, 320, 330 Screen printing original plate 301, 311, 321, 331 Sheet material 302, 312, 322, 332 Cutout unit 303 UV curing Resin 325 Manufacturing transparent substrate sheet 340 Variable irradiation angle proximity light 350 Irradiated sheet 400 Ultraviolet light source 401 Fresnel lens 402 Reflecting plate 500 Movable irradiation line section 501 Linear ultraviolet light source 502 First reflecting plate 503 Second reflecting plate 504 Irradiation light Outlet portion 505, 506 Micro lens array 600, 610, 620, 650, 670 Sunlight collecting sheet 611, 621, 623, 651 Triangular portion 612, 622 Flat plate portion

Claims (11)

一方の表面から照射された光を集光して他方の表面から出射するシート状の集光装置であって、
少なくとも前記一方の表面に形成され、前記照射された光を直接内部に入射させるのみならず、前記照射された光に起因する外部の反射光をも内部に入射させる表面形状を有する表面形状部、を具備し、
前記表面形状部は、
前記一方の面側から任意の角度で照射された光を、境界面での反射と屈折を繰り返して内部に入射させる、
集光装置。
A sheet-like condensing device that condenses light emitted from one surface and emits it from the other surface,
A surface shape portion that is formed on at least one of the surfaces and has a surface shape that not only allows the irradiated light to directly enter the inside, but also allows external reflected light to be incident on the inside due to the irradiated light; Comprising
The surface shape portion is
The light irradiated at an arbitrary angle from the one surface side is incident on the inside by repeating reflection and refraction at the boundary surface,
Concentrator.
前記表面形状は、断面が三角形の形状である、
請求項1記載の集光装置。
The surface shape is a triangular shape in cross section,
The light collecting device according to claim 1.
前記表面形状は、断面が二等辺三角形の形状であり、底角が45度以上である、
請求項2記載の集光装置。
The surface shape is a shape of an isosceles triangle in cross section and the base angle is 45 degrees or more.
The light collecting device according to claim 2.
前記表面形状は、断面が二等辺三角形の角錐の形状である、
請求項3記載の集光装置。
The surface shape is a pyramid shape with a cross section of an isosceles triangle,
The light collecting device according to claim 3.
前記角錐の形状は、列ごとに半ピッチだけずれて配列されている、
請求項4記載の集光装置。
The shape of the pyramid is arranged shifted by a half pitch for each row,
The light collecting device according to claim 4.
前記角錐の形状は、平面上に充填可能な形状である、
請求項5記載の集光装置。
The shape of the pyramid is a shape that can be filled on a plane.
The light collecting device according to claim 5.
一方の表面から照射された光を集光して他方の表面から出射するシート状の集光装置であって、
前記一方の表面に形成され、前記照射された光を直接内部に入射させるのみならず、前記照射された光に起因する外部の反射光をも内部に入射させる表面形状を有する第1の表面形状部と、
前記他方の表面に形成され、前記第1の表面形状部と同一または略同一の表面形状を有する第2の表面形状部と、を具備し、
前記第1の表面形状部および前記第2の表面形状部は、上下対称にまたは上下略対称に配置されている、
集光装置。
A sheet-like condensing device that condenses light emitted from one surface and emits it from the other surface,
A first surface shape that is formed on the one surface and has a surface shape that not only directly causes the irradiated light to enter the inside but also causes external reflected light to be incident on the inside due to the irradiated light. And
A second surface shape portion formed on the other surface and having the same or substantially the same surface shape as the first surface shape portion,
The first surface shape portion and the second surface shape portion are arranged vertically symmetrically or substantially symmetrically vertically.
Concentrator.
前記第1の表面形状部および前記第2の表面形状部は、同一の材料で形成されている、
請求項7記載の集光装置。
The first surface shape portion and the second surface shape portion are formed of the same material,
The light collecting device according to claim 7.
平板状の平板部、をさらに具備し、
前記第1の表面形状部および前記第2の表面形状部は、前記平板部を挟んで上下対称にまたは上下略対称に配置されている、
請求項7記載の集光装置。
Further comprising a flat plate portion,
The first surface shape portion and the second surface shape portion are arranged vertically symmetrically or substantially vertically symmetrically across the flat plate portion,
The light collecting device according to claim 7.
前記第1の表面形状部、前記第2の表面形状部、および前記平面部は、同一の材料で形成されている、
請求項9記載の集光装置。
The first surface shape portion, the second surface shape portion, and the planar portion are formed of the same material.
The light collecting device according to claim 9.
前記光は、太陽光である、
請求項1から請求項10のいずれかに記載の集光装置。
The light is sunlight;
The condensing device according to any one of claims 1 to 10.
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