JP2010044945A - フレキシブル光伝送体、多層フレキシブル光伝送体、照明装置及びソーラーパネル受光装置 - Google Patents

Abstract

【目的】光源を移動させずに固定した状態で所望の照明方向に切り替えることのできるフレキシブル光伝送体及びその多層構造からなる多層フレキシブル光伝送体を提供することである。また、かかるフレキシブル光伝送体を用いてコンパクト構造化した照明装置及び太陽光の動きに追尾して効率的に受光可能なソーラー受光システムを簡易に構成することのできるソーラーパネル受光装置を提供することである。
【構成】フレキシブル光伝送体１は、可撓性及び透光性を具備したＰＣ樹脂板３の表裏面に形成された回折格子２を有し、両端面をそれぞれ入射端面４、射出端面５とした光伝送媒体を構成している。樹脂板３を所望の屈曲形状に変形した状態で、樹脂板３の入射端面４への導入光を回折格子２により回折させながら樹脂板３内を伝送させて射出端面５から出射させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、照明装置、電飾装置、ソーラーパネルの外光供給装置等に好適なフレキシブル光伝送体に関し、更には、多層フレキシブル光伝送体、フレキシブル光伝送体を用いた照明装置及びソーラーパネル受光装置に関する。

例えば、従来の電気照明器具は、蛍光灯を光源とした電気スタンド形態のものが主流である。最近は、特許文献１に示されるように、青色発光ダイオード（ＬＥＤ）も市販され、ＬＥＤを可視光源とする電気スタンドが提案されている。
ところで、電気スタンド形態の場合には、光源の発光面が露出しているのが一般的であるため、照明場所を変えるときには、蛍光灯を取り付けたランプシェード部の位置を移動させる必要がある。このため、照明器具本体から電源供給コードの蛇腹式コード収納アームを設けて、そのアーム先端にランプシェード部を取り付けており、前記移動の際には前記アームを所望の位置に屈曲させる必要がある。
特開２００４−１６５１１５号公報

しかしながら、従来の電気スタンドにおいては、ランプシェード部の位置を移動させるための前記コード収納アームを用いるため、スタンド部品が多くなり、照明器具のコンパクト化が困難となっていた。

特に、特許文献１に示されるようにＬＥＤ光源を用いた場合においても、アーム先端側にＬＥＤ光源を配置して照明する構造となっており、光源自体が小型化されているにも拘らず、照明器具にはＬＥＤ光源に接続する配線コードが必要となり、蛍光灯スタンドと同様にコード収納アーム支持構造が必要となり、照明器具の小型軽量化を実現することができなかった。

本発明の目的は、上記課題に鑑み、上記の電源供給コードの蛇腹式コード収納アームを使用することなく、光源を移動させずに固定した状態で所望の照明方向に切り替えることのできるフレキシブル光伝送体及びそれの多層構造により照明光量を増大できる多層フレキシブル光伝送体を提供することである。また、本発明の目的は、かかるフレキシブル光伝送体を用いて、コード収納アーム支持構造を不要としたコンパクト構造の照明装置を提供することである。更に、本発明の目的は、かかるフレキシブル光伝送体を用いて、太陽光の動きに追尾して効率的に受光可能なソーラー受光システムを簡易に構成することのできるソーラーパネル受光装置を提供することである。

本発明の第１の形態は、光源からの光を入射させる入射端面と、外部に光を射出させる射出端面と、所定の板厚とを有し、且つ屈曲自在な可撓性を具備した透光性樹脂板からなり、前記入射端面から導入した導入光を前記樹脂板内側に回折させる断面形状を具備した回折格子が前記樹脂板の一端側から他端側に亘って前記樹脂板の表裏面に形成され、前記導入光を前記表裏面の前記回折格子により内部に回折させながら前記樹脂板内を伝送させて前記射出端面から出射させるフレキシブル光伝送体である。

本発明の第２の形態は、前記第１の形態において、前記樹脂板と前記回折格子を一体成形してなるフレキシブル光伝送体である。

本発明の第３の形態は、前記第１の形態において、前記樹脂板の板面に前記回折格子をロール・ツー・ロール（Ｒｏｌｌ−ｔｏ−Ｒｏｌｌ）法により積層成形してなるフレキシブル光伝送体である。

本発明の第４の形態は、前記第１、２又は３の形態において、前記光源の光を集光して導入する集光レンズ体を前記入射端面の前方に配置したフレキシブル光伝送体である。

本発明の第５の形態は、前記第１〜４のいずれかの形態において、射出光を外方に向けて拡散させる光拡散部材を前記射出端面の前方に配置したフレキシブル光伝送体である。

本発明の第６の形態は、前記第１〜５のいずれかの形態に係るフレキシブル光伝送体を複数層有し、夫々の前記樹脂板を、夫々の前記入射端面を揃えるようにして積層してなる多層フレキシブル光伝送体である。

本発明の第７の形態は、前記第１〜第５のいずれかの形態に係るフレキシブル光伝送体と、前記光源を収容する光源収容部とを有し、前記入射端面に前記光源からの光が導入される位置に、前記樹脂板の一端を前記光源に対向して前記光源収容部に取着して、前記射出端面の向きを可変させるように片持ち支持し、前記射出端面からの射出光を照明光とした照明装置である。

本発明の第８の形態は、前記第１〜５のいずれかの形態に係るフレキシブル光伝送体と、太陽電池からなるソーラーパネルとを有し、前記ソーラーパネルの受光面に前記射出端面を対向して配置し、前記入射端面から導入した太陽光を前記受光面に前記フレキシブル光伝送体を介して照射するソーラーパネル受光装置である。

本発明の第９の形態は、前記第８の形態において、前記樹脂板を揺動させる揺動機構と、太陽光の向きの経時変化に応じて前記入射端面を前記太陽光の動きに追尾して前記揺動機構により前記樹脂板を揺動させる太陽光追尾制御装置とを有するソーラーパネル受光装置である。

本発明の第１の形態によれば、可撓性及び透光性を具備した前記樹脂板の表裏面に形成された前記回折格子により、前記導入光を回折させながら前記樹脂板内を伝送させて前記射出端面から出射させるので、前記樹脂板を所望の屈曲形状に変形した状態で、前記射出端面からの射出光による照明ないし照射を行うことができる。即ち、前記光源の位置から前記樹脂板の長さを経て離間した前記射出端面より前記射出光を得ることができ、前記樹脂板の可撓性により所望の方向に前記射出端面を向けて照明ないし照射ポイントを設定することができる。従って、本形態に係るフレキシブル光伝送体においては、コード収納アーム等の照明ないし照射ポイントの移動手段を用いることなく、前記樹脂板を屈曲変形させるだけで、照明ないし照射位置の変更をコンパクト且つ安価な構成により行うことができる。

前記樹脂板の樹脂基材には、アクリル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びポリスチレン（ＰＳ）、あるいはポリプロピレン（ＰＰ）等のオレフィン系樹脂等の透明性熱可塑性樹脂を使用することができる。
本発明における光源には、蛍光灯（ＨＣＦＬ）、冷陰極管（ＣＣＦＬ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザー光源、太陽光等を使用することができる。ＬＥＤには、赤色、緑色、青色の単色ＬＥＤの他に、白色ＬＥＤも含まれる。伝送対象の光には、約３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長の可視光に限らず、可視光を含む太陽自然光も含まれる。

本発明に係る前記樹脂板の板厚は、厚すぎると光伝送時の減衰が大きくなるため、数ｃｍ〜０．１ｍｍ程度が好ましい。本発明においては回折により光伝送を行うため、例えば、単波長のＬＥＤ光源を使用する場合に、ＬＥＤ光を内部で回折させて伝送するに足りる板厚があればよく、材料コストの低減、小型・軽量化を実現することができる。なお、本発明における前記樹脂板は均一厚さの板材の他に、一端側と他端側で断面積が漸次、増大ないし減少する厚さ不均一の板材であってもよい。また、前記樹脂板の全体形状は薄肉状直方体の他に、一端側と他端側で横幅が漸次、増大ないし減少する拡幅ないし逆拡幅形状であってもよい。

回折格子の一般的モデルは、光を通す透光領域と遮蔽する遮蔽領域を交互に並設させたものであるが、遮蔽領域までいかなくても隣接する領域を通過する光どうしに一定の行路差（位相差）があれば回折現象を生ずる。従って、本発明における回折格子の形態には、凹凸断面溝により行路差を形成する形態、鋸歯状断面形状により行路差を形成する形態（ブレーズ回折格子と呼ばれる）等を使用することができる。前記樹脂板の屈曲形態に対して、入射光を有効に回折させるためには、回折格子の格子間隔（ピッチ）、つまり凹凸断面や鋸歯状断面形状の幅、更にその深さは０．１μｍ〜数１０μｍが好ましい。なお、回折格子は樹脂板の外表面に露出形成する場合に限らず、外表面に近接した内部層に埋設して形成されてもよい。

本発明の第２の形態によれば、前記樹脂板と前記回折格子を一体成形するので、前記樹脂板の板状成形加工の際に、同時に前記回折格子を成形して、簡易且つ低コストでフレキシブル光伝送体を製造することができる。例えば、数μｍの格子間隔を有する刻線溝を内面に機械加工した金型を用いて刻線溝の回折格子を樹脂板成形時に成形することができる。金型の溝加工には、単結晶ダイヤモンドバイトによる超精密切削加工技術などを使用することができる。本形態においては、インモールド成形によって回折格子のホログラム膜を樹脂板面付近に埋設して一体成形してもよい。また、本形態に係る一体成形方法には回折格子の印刷形成、ホログラムによる回折格子膜の貼付形成も含まれる。

本発明の第３の形態によれば、前記樹脂板の板面に前記回折格子をロール・ツー・ロール法により積層成形するので、予め成形された前記樹脂板上に所定断面形状の回折格子を簡易に成形することができる。従って、例えば、樹脂シートロールを引き出しながら、同種の樹脂材による回折格子をロール・ツー・ロール法により表装することにより、連続成形が可能となり、成形コストの低減を図ることができる。

本発明の第４の形態によれば、前記光源の光を集光して導入する集光レンズ体を前記入射端面の前方に配置したので、前記集光作用により入射光量を多くして、前記射出端面からの出射光量を増大させ、前記光源光に対する照明効率ないし照射効率を向上させることができる。

本発明の第５の形態によれば、射出光を外方に向けて拡散させる光拡散部材を前記射出端面の前方に配置したので、前記回折格子により分光された回折光が前記射出端面まで伝送された後、前記光拡散部材を透過することにより拡散されて、照明等に適した輝度の高い射出光として出射させることができる。

本発明の第６の形態によれば、前記第１〜５のいずれかの形態に係るフレキシブル光伝送体を複数層有し、夫々の前記樹脂板を、夫々の前記入射端面を揃えるようにして積層してなるので、夫々の前記樹脂板を自在に変形させて、夫々の前記射出端面を所定の照明ないし照射ポイントに向けて配設することができる。従って、本形態の多層フレキシブル光伝送体を用いれば、前記光源を固定配置した状態で、各層のフレキシブル光伝送体の末端側でのパネル表示等に関して、種々の照明・照射形態を実現することができる。特に、本形態の多層フレキシブル光伝送体は、複数の情報を発光明示する広告表示装置やメータパネル等に好適である。

本発明に係るフレキシブル光伝送体は、照明ポイントの自在設定機能を具備しており、照明位置を所定方向に変更可能な照明装置に好適である。即ち、本発明の第７の形態によれば、前記第１〜第５のいずれかの形態に係るフレキシブル光伝送体と、前記光源を収容する光源収容部とを有し、前記入射端面に前記光源からの光が導入される位置に、前記樹脂板の一端を前記光源に対向して前記光源収容部に取着して、前記射出端面の向きを可変させるように片持ち支持し、前記射出端面からの射出光を照明光としたので、前記片持ち支持構造により前記射出端面側に力を加えることにより前記樹脂板を所定方向に屈曲変形させて、所望の位置に前記射出光を配向することができる。なお、前記樹脂板の板材による屈曲特性から、前記一端の取付向きによって屈曲変形方向が上下、左右等に設定される。

本発明に係るフレキシブル光伝送体は、可撓性及び透光性を具備した前記樹脂板を用いており、前記光源に対する前記入射端面の配向を自在にすることができる。従って、前記入射端面の配向自在機能を用いて、太陽光を光源とするときの入光効率を向上させることのできるソーラーパネル受光システムを構築することができる。即ち、本発明の第８の形態によれば、前記第１〜５のいずれかの形態に係るフレキシブル光伝送体と、太陽電池からなるソーラーパネルとを有し、前記ソーラーパネルの受光面に前記射出端面を対向して配置し、前記入射端面から導入した太陽光を前記受光面に前記フレキシブル光伝送体を介して照射するので、前記フレキシブル光伝送体の前記入射端面を太陽光に向けて変形させるだけの簡単な構成により、最適な入光効率で前記ソーラーパネルに受光させることができる。

本発明の第９の形態によれば、前記樹脂板を揺動させる揺動機構と、太陽光の向きの経時変化に応じて前記入射端面を前記太陽光の動きに追尾して前記揺動機構により前記樹脂板を揺動させる太陽光追尾制御装置とを有するので、前記樹脂板の可撓性を用いて、前記太陽光の動きに追尾して、最適な入光効率で前記ソーラーパネルに受光させるように、前記入射端面を太陽光に向けて変形させる自動追尾機能を簡単な構成により実現することができる。

本発明の実施形態に係るフレキシブル光伝送体を図面を参照して以下に説明する。
図１は本実施形態のフレキシブル光伝送体１の概略外観図である。フレキシブル光伝送体１は断面形状が三角形状の多数の鋸歯６からなる回折格子２を表裏面に形成した樹脂板３からなる。樹脂板３は、幅３ｃｍ、厚さ（Ｔ）１ｍｍの樹脂製シート基材からなる。本実施形態では、前掲の樹脂基材の一つであるポリカーボネート（ＰＣ）を使用している。各鋸歯６部分は高さＨ、幅（底辺）Ｄの三角形状を有する。本実施形態の場合、高さＨを０．０２５ｍｍ、幅Ｄ（格子ピッチ）を０．０５ｍｍとしている。回折格子の形成は樹脂シートロールを引き出しながら、同種の樹脂材による回折格子をロール・ツー・ロール法により表装することにより行われる。

図２はロール・ツー・ロール法による回折格子の形成工程を示す。樹脂板３用のシート基材７はロール状に巻き付けられている。この基材ロール８からシート基材７を引き出して回折格子形成部９に搬送する。回折格子形成部９は、シート基材７と同材料（ＰＣ）の三角柱形状の突状物（鋸歯６）をシート面に供給する突状物供給手段１０と、その供給部の下方に配設されたヒートプレート１１からなる。突状物供給手段１０は、突状物を予め、多数個集積された収納部（図示せず）から３本ずつ取り出してシート面に載置する吸着手段からなる。前記吸着手段によりシート面に載置、押し付けられた突状物は、ヒートプレート１１の加熱によりシート面に熱溶着される。図２においては突状物を理解しやすいように拡大して図示しており、３本の突状物が密接して隙間なく、シート幅に沿って互いに平行に形成される。

回折格子形成部９において、突状物（鋸歯６）をシート面に熱溶着した後、再びシート基材７を引き出して回折格子形成部９に搬送される。ついで、同様にして、回折格子形成部９により、新たな突状物が既成の鋸歯６に対して隙間なく形成される。以上の、シートの繰り出しと、突状物の溶着とを交互に行うことにより、シート片面に多数の突状物による回折格子が形成される。回折格子を形成した後は、再びロール状に巻き取って、回収される。シート面の反対側の面に回折格子を形成するために、当該回収ロール１２から、片面形成済み基材シートを繰り出し、反対側の面に、上記の突状物の溶着を同様に繰り返して両面に回折格子を形成する。基材シート７の両面に回折格子を形成した後、カッター１３により所定寸法に裁断して、回折格子２が樹脂板３両面に形成されたフレキシブル光伝送体１が得られる。
かかるロール・ツー・ロール法により基材シート７を引き出しながら、同種の樹脂材による回折格子を樹脂板３の板面に積層成形するので、所定断面形状の回折格子を簡易に成形することができ、また連続成形が可能となり、成形コストの低減を図ることができる。なお、上記の突状物の溶着による回折格子の形成の他に、例えば、ＵＶ硬化樹脂を基材として用い、超精密切削加工技術により刻線溝を回転面に形成した回転体に、該ＵＶ硬化樹脂基材シートを巻き付けてＵＶ硬化させることにより、微細刻線溝が凹凸状に固化処理されて形成された回折格子を得るようにしてもよい。

回折格子の形成工程においては、片面に回折格子を形成した後、回収ロール１２に巻き取って回収したが、カッター１３により所定寸法に裁断して、その裁断シートを裏返してシート裏面に回折格子を形成するようにしてもよい。
回折格子の断面形状としては、鋸歯６の他に、正弦波形状にしてもよく、また矩形状のバイナリ回折格子を使用することができる。ロール・ツー・ロール法による回折格子の被着の他に、所定断面形状を機械的な刻線溝加工技術により刻設してもよい。

フレキシブル光伝送体１は、可撓性及び透光性を具備した樹脂板３の表裏面に形成された回折格子２を有し、両端面をそれぞれ入射端面４、射出端面５とした光伝送媒体を構成し、特には、樹脂板３の厚さＴを０．１ｍｍ〜１ｍｍの薄型にして、軽量且つ薄型ないし小型の光伝送媒体を実現することができる。更に、フレキシブル光伝送体１によれば、可撓性を具備しており、入射端面４への導入光を回折格子２により回折させながら樹脂板３内を伝送させて射出端面５から出射させることができる。従って、樹脂板３を所望の屈曲形状に変形した状態で、射出端面５からの射出光による照明ないし照射を行うことができる。

図３はフレキシブル光伝送体１を屈曲状態にしたときの回折作用を説明するための光伝送体側面を示す。
まず、透明板状体からなる光伝送体（導光体）の表面に回折格子が施されている場合には、光伝送体の一端面から該表面に向けて入射した入射光は、内部で回折格子によって回折される。このとき、入射光の入射角をα、回折光の回折角をθ、フレキシブル光伝送体媒体での光の波長をλ、ｍを整数としたとき、(sinα−sinθ)＝±ｍ(λ／ｄ) が成り立つ。この場合、フレキシブル光伝送体の中の光において該表面に対する入射角が臨界角φ(例えばアクリル製光伝送体の場合、φ＝４２°)よりも小さくなっても、該表面で、光は多重に分岐（±ｍ）、回折されて光伝送体内を遠方に導かれる。従って、光源の波長λに対して格子間隔を適切に決めれば、光伝送体の他端より回折光が伝送されて高強度の出射光を射出でき、その周辺を明るく照光することができる。

上記回折作用を図３により説明する。円弧状に屈曲されたフレキシブル光伝送体１において伝送体表面に回折格子がないときには、入射端面４から入射した光のうち、伝送体の照射面の垂線に対して、ＰＣ素材の臨界角φ１（＝約３９°）より大きい入射角θ１（θ１＞φ１）で入射した光Ｌ１は全反射され、Ｌ２で示すように、射出端面５より射出される。一方、ＰＣ素材の臨界角φ１より小さい入射角θ２（θ２＜φ１）で入射した光Ｌ３は、伝送体表面に回折格子がないときには、Ｌ４で示すように該照射面より外方に射出されてしまう。しかし、本実施形態では、フレキシブル光伝送体１には表面に回折格子２が形成されているので、入射光Ｌ３は伝送体内部で回折され、遠方に伝送されていき、Ｌ５で示すように射出端面５より射出される。従って、本実施形態に係るフレキシブル光伝送体１によれば、光源の位置から樹脂板３の長さを経て離間した射出端面５より高輝度の射出光を得ることができる。即ち、樹脂板３の可撓性により所望の方向に射出端面５を向けて照明ないし照射ポイントを設定することができるので、コード収納アーム等の照明ないし照射ポイントの移動手段を用いることなく、樹脂板３を屈曲変形させるだけで、照明ないし照射位置の変更をコンパクト且つ安価な構成により行うことができる。

上記のように、フレキシブル光伝送体１はＬＥＤ光源の光を薄肉状伝送媒体として高輝度の射出光を射出することができるが、更に光源を増やし、複数のフレキシブル光伝送体１を用いて、より輝度の高い、薄型の多層フレキシブル光伝送体を得ることができる。
図４はフレキシブル光伝送体１を多層構造にした多層フレキシブル光伝送体１５の一例を示す。図４の（４Ａ）は多層フレキシブル光伝送体１５の横断面を示し、同図（４Ｂ）は（４Ａ）のＡ−Ａ縦断面を示す。
この多層フレキシブル光伝送体１５は３個のフレキシブル光伝送体１を積層した３層構成からなる。多層フレキシブル光伝送体１５の外側面は各フレキシブル光伝送体１の入射端面４及び射出端面５を除き、汚れ防止等の保護膜としてのフレキシブルカバー１４により被覆されている。フレキシブルカバー１４にはＡＢＳ樹脂等の柔軟性樹脂材が使用される。図４の場合、入射端面４及び射出端面５にフレキシブルカバー１４の端部が僅かに引っ掛かった形態になっているが、各端面への引っ掛かりをなくし、入射端面４及び射出端面５が全面露出し、樹脂板の側面だけをカバーするようにしてもよい。なお、フレキシブルカバー１４の形成は、例えば前記ロール・ツー・ロール法により回折格子を被着形成したとき、回折格子層上に３０〜４０μｍの保護膜を形成し、フレキシブルカバー１４とするようにしてもよい。

上記構成の多層フレキシブル光伝送体１５は、フレキシブル光伝送体１を３層有し、夫々の樹脂板３を、各入射端面４及び射出端面５を揃えるようにして積層してなり、単一のフレキシブル光伝送体１よりも射出光量を増やすための多層構造を有するので、夫々の樹脂板を自在に変形させて、夫々の射出端面５を所定の照明ないし照射ポイントに向け、より輝度の高い照光を行うことができる。従って、多層フレキシブル光伝送体１５を用いれば、入射端面４前方に光源を固定配置した状態で、各層のフレキシブル光伝送体１の末端側に配置したパネル表示等に関して、種々の照明・照射形態を実現することができる。

図５は多層フレキシブル光伝送体１５を用いた、ＬＥＤ光源のスタンド型照明装置を示す。この照明装置は、多層フレキシブル光伝送体１５と、ＬＥＤ光源を収容する光源収容部１６と、光源収容部１６を支持する支持プレート３５とを有する。ＬＥＤ光源は回路基板１８に実装されたＬＥＤチップ１９、２０、２１からなる。光源収容部１６は回路基板１８を縦形に収容する収容ケースからなる。収容ケースの一側面は開口されており、その開口部３７に多層フレキシブル光伝送体１５の入射端部が挿着されている。即ち、各フレキシブル光伝送体１の入射端面４に前記ＬＥＤチップ１９〜２１からの光が導入される位置に、樹脂板３の一端がＬＥＤチップ光源に対向して光源収容部１６にビス止めにより固定され、射出端面５の向きを可変させるように片持ち支持されている。

光源収容部１６には、ＬＥＤチップ１９、２０、２１に電源を供給するための電源回路部１７が収納されている。電源回路部１７と回路基板１８には、夫々接続コネクタ２２、２３が装着され、接続コネクタ２２及び２３は配線ハーネス２４により接続されている。電源回路部１７は、商用電源用コンセント３２を有した電気コード３１が接続され、電気コード３１を通じて与えられた商用電源をＬＥＤ電源に変換して、配線ハーネス２４を通じて回路基板１８に供給する。

光源収容部１６の下部には昇降軸３６が取着されている。支持プレート３５には、昇降軸３６の下端を支持する中空軸部２５が突設されている。中空軸部２５の内部には挿通穴２６が穿設され、昇降軸３６の下端部分が挿通穴２６に上下移動自在に挿入される。昇降軸３６の下端部分には、軸方向に所定間隔をあけて３個の位置決め用係合孔２７、２８、２９が凹設されている。中空軸部２５の上部には、ストッパー用ネジ３０が取り付けられている。係合孔２７、２８、２９のいずれかにネジ３０の先端が係合する位置で、ネジ３０を締結することにより、その高さ位置に光源収容部１６を支持、固定することができる。

多層フレキシブル光伝送体１５の射出端面５の前方には、射出光を外方に向けて拡散させる光拡散部材３３が配設されている。光拡散部材３３は多層フレキシブル光伝送体１５の先端部に取着されたホルダー３４に、プレート状の光拡散部材３３が射出端面５に対向配置されている。
ＬＥＤ光源に種々の波長λの光を含む白色光を使用した場合には、回折格子２により回折された光は赤、緑、青色の光に分光して出射されるので、出射された分光を光拡散板に透過させることによって元の白色光に変換することができる。従って、分光した回折光を再び乱反射によって白色化するために光拡散部材３３を射出端面５の前方に設けることにより、光源に白色光を用いて回折を行なっても、射出光も白色光として高輝度で照光することができる。

図６は回路基板１８に対向配置された、多層フレキシブル光伝送体１５の入射端部を示す。各ＬＥＤチップ１９〜２１は、夫々、各層のフレキシブル光伝送体１の入射端面４に対向する複数個の白色発光ダイオードチップ部品で構成されている。
上記構成の照明装置において、開口部３７にて光源収容部１６に片持ち支持された多層フレキシブル光伝送体１５の光拡散部材３３側を自由端にして、射出端面５の向きを上下に可変することができる。例えば、図５の２点鎖線に示すように、該自由端を押下することにより、射出端面５を支持プレート３５のプレート面に対向させ、射出光をプレート面に向けて出射させることができる。従って、コード収納アーム等の照明ないし照射ポイントの移動手段を用いることなく、前記片持ち支持構造により前記射出端面５側に力を加えることにより光伝送体の樹脂板を所定方向に屈曲変形させて、所望の位置に射出光を配向することができ、照明ないし照射位置の変更をコンパクト且つ安価な構成により行えるスタンド型照明装置を実現することができる。図５の照明装置では、多層フレキシブル光伝送体１５を使用しているが、単一のフレキシブル光伝送体１のみで照明光伝送媒体を構成することもできる。
なお、光伝送体の樹脂板使用により屈曲方向が限定されるが、多層フレキシブル光伝送体１５の入射端部を光源収容部１６に片持ち支持する取付向きを変えることによって、屈曲変形方向が左右や斜め方向にすることができる。特に、開口部３７の取付部位において、多層フレキシブル光伝送体１５の一端を回動自在に保持することにより多方向に屈曲自在にすることできる。

図５の照明装置では光源ＬＥＤチップ１９〜２１の光を入射端面４に直射するが、集光レンズ体を入射端面４の前方に配置すれば、入射光量の増大を図ることができる。
図７は光源ＬＥＤチップ１９〜２１と入射端面４の間に集光レンズ体ＳＬ１〜ＳＬ３を配置した例を示す。集光レンズ体ＳＬ１〜ＳＬ３は半月状断面のシリンドリカルレンズからなる。集光レンズ体ＳＬ１〜ＳＬ３は各ＬＥＤに対向配置され、その集光作用により入射端面４への入射効率を高めて、射出端面５からの出射光量を増大させ、ＬＥＤ光源光に対する照明効率ないし照射効率を向上させることができる。なお、ＬＥＤチップ毎の集光レンズ体ＳＬ１〜ＳＬ３を用いずに単一の大型集光レンズ体を配置してもよい。

本発明に係るフレキシブル光伝送体１は、上記のように、可撓性及び透光性を具備した樹脂板３を用いており、その屈曲性を利用して光源に対する入射端面の配向を自在にすることができる。入射端面の配向自在機能を用いて、太陽光を光源とするときの入光効率を向上させることのできるソーラーパネル受光システムを構築することができる。

図８はフレキシブル光伝送体１を太陽光の受光ガイドとして用いたソーラーパネル受光システムを示す。図９は同ソーラーパネル受光システムに用いる太陽電池セルを示す。
受光ガイド４０は多層フレキシブル光伝送体１５と同様に、６個のフレキシブル光伝送体１を集合させた集合型フレキシブル光伝送体からなる。なお、単一のフレキシブル光伝送体１のみで受光ガイドを構成することもできる。

受光ガイド４０は、上端面の入射端面から太陽光ＬＳを入射させるように配設されている。受光ガイド４０の下部は図示しない固定手段により固定されており、受光ガイド４０下端面の射出端面にはソーラーパネル４２の受光面が配設されている。ソーラーパネル４２を構成する太陽電池セル６０は、受光面６２を挟んで配設された受光面電極６１、６１と、裏面電極６７との間に、ｎ形層６４、ｐ形層６５、ｐ+形層６６が積層形成された結晶シリコン型太陽電池素子からなる。ｎ形層６４の上層には、受光面６２として露出する反射防止膜６３が形成されている。受光ガイド４０の中間部には受光ガイド４０を揺動させるための枠部４１が取り付けられている。枠部４１には引張力ないし押圧力を加える作用軸４３が連結されている。作用軸４３の他端には、スライド制御板４５のスライド溝４６に沿って移動する可動部材４４が取り付けられている。可動部材４４は駆動機構（図示せず）の移動作用を受けてスライド溝４６に沿って斜め方向にスライド運動を行う。該駆動機構による可動部材４４の移動は制御装置４７により駆動制御される。

本実施形態におけるソーラーパネル受光システムには、受光ガイド４０を太陽光ＬＳの向きの経時変化に応じて、その入射端面の向きを太陽光ＬＳの動きに追尾して前記駆動機構により変更させる太陽光追尾制御装置５３が設けられている。太陽光追尾制御装置５３によって、平面鏡４８により太陽光の反射光を受光する受光センサ５２を備えた、所謂ヘリオスタット方式による同期連動型追尾システムが構成されている。平面鏡４８は駆動軸４９に取着され、駆動軸４９は回転モータ５１の回転軸５０に連結されている。回転モータ５１は太陽光追尾制御装置５３の制御により正逆回転される。

受光センサ５２による太陽光ＬＳの集光情報Ｓ１は太陽光追尾制御装置５３に入力される。太陽光追尾制御装置５３は受信した集光情報Ｓ１に基づき太陽光ＬＳの変化を検知し、平面鏡４８の向きを補正するモータ駆動信号Ｓ２を回転モータ５１に送信する。この回転モータ５１による補正制御は、太陽光ＬＳの正常な集光情報Ｓ１が得られるまで実行されて、正常な集光情報Ｓ１の受信により、補正信号の送信を停止し、その向きに平面鏡４８がセットされ、維持される。このとき、太陽光追尾制御装置５３は、前記駆動機構（図示せず）の制御装置４７に揺動制御信号Ｓ３を送信する。制御装置４７は、受信した揺動制御信号Ｓ３に基づき可動部材４４を、図８の矢印に示すように、スライド溝４６に沿って所定量移動させる。この移動に応じて作用軸４３により受光ガイド４０に引張力ないし押圧力をさせて屈曲させ、太陽光ＬＳの向きの変化に応じた向きに入射端面の向きを切り替える。

上記構成の受光ガイド４０からなるソーラーパネル受光装置によれば、ソーラーパネル４２の受光面６２にフレキシブル光伝送体１の射出端面５を対向して配置し、入射端面４から導入した太陽光を受光面６２に照射するので、フレキシブル光伝送体１の入射端面４を太陽光に向けて変形させるだけの簡単な構成により、最適な入光効率でソーラーパネル４２に受光させることができる。また、太陽光追尾制御装置５３による同期連動型追尾システムを導入することにより、樹脂板３の可撓性を利用して、入射端面４の向きを太陽光に向けて変更させる自動追尾機能を簡単な構成により実現でき、最適な入光効率でソーラーパネルに受光させることができる。

図１０は本発明に係る多層フレキシブル光伝送体を複数の情報を発光明示する広告表示装置に適用した応用例を示す。前記多層フレキシブル光伝送体１５と同様の多層フレキシブル光伝送体７０、７１、７２が照明光伝送媒体として照明ユニット８０に収納されている。多層フレキシブル光伝送体７０、７１、７２の下端側の各入射端面７０ａ〜７２ａには、回路基板７３上に実装されたＬＥＤ光源７４、７５、７６が夫々、対向配置されている。多層フレキシブル光伝送体７０、７１、７２の上端側は略Ｌ字形に屈曲された状態で収納されており、各射出端面７０ｂ〜７２ｂは、面一状に配置され、かつ広告表示パネル８１の裏面に対向配置されている。広告表示パネル８１はアクリル板等の透光性パネルからなり、その被照明面には、文字、図柄等の広告表示７７、７８、７９が印刷されている。

上記構成の広告表示装置においては、屈曲自在にして所望の照明ポイントを設定できる多層フレキシブル光伝送体７０、７１、７２を用いることにより、ＬＥｄ光源７４〜７６を固定配置した状態で、各多層フレキシブル光伝送体の末端側を屈曲させてパネル照明を行うことができる。従って、光源及び電源装置を表示パネルから離間した位置に配置する場合には、照明光をパネル面に直射させるときに必要とされる、コード収納アーム等の照明ないし照射ポイントの延長手段を用いることなく、全体として薄型、小型かつ軽量化されたパネル照明形態を実現することができる。なお、この実施形態においても、多層フレキシブル光伝送体に代えて、照明光伝送媒体として単一のフレキシブル光伝送体のみで構成することができる。また、上記多層フレキシブル光伝送体７０〜７２は先端部を屈曲して、光源から離れた位置にある表示面に照光できるので、この配置利便性を利用して、例えば、車載用パネルメータの照明装置に応用することができる。即ち、ダッシュボードに設けたパネルメータのパネル面に光源及び光源回路基板を配設すると、パネル面から衝撃や振動を受けて耐久性が低下するおそれを生ずるが、本発明に係る多層フレキシブル光伝送体を介して光源光を伝送させることにより、薄肉状光伝送体を屈曲状態でダッシュボード内の小スペースに収設して、該パネルメータの表示面を遠隔的に照明することができるので、光源及び光源回路基板をダッシュボード内部奥に安全に配置でき、耐久性を向上させることができる。

尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲における種々変形例、設計変更などをその技術的範囲内に包含するものであることは云うまでもない。

本発明によれば、コード収納アーム等の照明ないし照射ポイントの移動手段を用いることなく、高輝度の射出光により鮮明な照明ないし照射ポイントを設定でき、屈曲変形させるだけで、照明ないし照射位置の変更をコンパクト且つ安価な構成により行うことができる照明装置、電飾装置、ソーラーパネルの外光供給装置を実現することができる。

本発明の一実施形態であるフレキシブル光伝送体単体の外観図である。 前記実施形態における回折格子の形成工程を示す概略工程図である。 前記フレキシブル光伝送体を屈曲状態にしたときの回折作用を説明するための光伝送体側面図である。 多層フレキシブル光伝送体の横断面図及び縦断面図である。 本発明に係る多層フレキシブル光伝送体を用いた照明装置を示す構成図である。 前記照明装置に用いる、回路基板１８と多層フレキシブル光伝送体１５の入射端部との配置図である。 入射端面４の前方に集光レンズ体ＳＬ１〜ＳＬ３を配置した変形例を示す光源収容部の構成図である。 本発明に係るフレキシブル光伝送体１からなるソーラーパネル受光装置を含むソーラーパネル受光システムのシステム構成図である。 前記ソーラーパネル受光システムに用いる太陽電池セルを示す概略構成図である。 本発明に係る広告表示装置の概略構成図である。

符号の説明

１ フレキシブル光伝送体
２ 回折格子
３ 樹脂板
４ 入射端面
５ 射出端面
６ 鋸歯
７ 基材シート
８ 基材ロール
９ 回折格子形成部
１０ 突状物供給手段
１１ ヒートプレート
１２ 回収ロール
１３ カッター
１４ フレキシブルカバー
１５ 多層フレキシブル光伝送体
１６ 光源収容部
１７ 電源回路部
１８ 回路基板
１９ ＬＥＤチップ
２０ ＬＥＤチップ
２１ ＬＥＤチップ
２２ 接続コネクタ
２３ 接続コネクタ
２４ 配線ハーネス
２５ 中空軸部
２６ 挿通穴
２７ 係合孔
２８ 係合孔
２９ 係合孔
３０ ネジ
３１ 電気コード
３２ コンセント
３３ 光拡散部材
３４ ホルダー
３５ 支持プレート
３６ 昇降軸
３７ 開口部
４０ 受光ガイド
４１ 枠部
４２ ソーラーパネル
４３ 作用軸
４４ 可動部材
４５ スライド制御板
４６ スライド溝
４７ 制御装置
４８ 平面鏡
４９ 駆動軸
５０ 回転軸
５１ 回転モータ
５２ 受光センサ
５３ 太陽光追尾制御装置
６０ 太陽電池セル
６１ 受光面電極
６２ 受光面
６３ 反射防止膜
６４ ｎ形層
６５ ｐ形層
６６ ｐ+形層６６
６７ 裏面電極
７０ 多層フレキシブル光伝送体
７０ａ 入射端面
７０ｂ 射出端面
７１ 多層フレキシブル光伝送体
７１ａ 入射端面
７１ｂ 射出端面
７２ 多層フレキシブル光伝送体
７２ａ 入射端面
７２ｂ 射出端面
７３ 回路基板
７４ ＬＥＤ光源
７５ ＬＥＤ光源
７６ ＬＥＤ光源
７７ 広告表示
７８ 広告表示
７９ 広告表示
８０ 照明ユニット
８１ 広告表示パネル
ＳＬ１ 集光レンズ体
ＳＬ２ 集光レンズ体
ＳＬ３ 集光レンズ体
ＬＳ 太陽光
Ｓ１ 集光情報
Ｓ２ モータ駆動信号
Ｓ３ 揺動制御信号

Claims (9)

1. 光源からの光を入射させる入射端面と、外部に光を射出させる射出端面と、所定の板厚とを有し、且つ屈曲自在な可撓性を具備した透光性樹脂板からなり、
   前記入射端面から導入した導入光を前記樹脂板内側に回折させる断面形状を具備した回折格子が前記樹脂板の一端側から他端側に亘って前記樹脂板の表裏面に形成され、
   前記導入光を前記表裏面の前記回折格子により内部に回折させながら前記樹脂板内を伝送させて前記射出端面から出射させることを特徴としたフレキシブル光伝送体。
2. 前記樹脂板と前記回折格子を一体成形してなる請求項１に記載のフレキシブル光伝送体。
3. 前記樹脂板の板面に前記回折格子をロール・ツー・ロール法により積層成形してなる請求項１に記載のフレキシブル光伝送体。
4. 前記光源の光を集光して導入する集光レンズ体を前記入射端面の前方に配置した請求項１、２又は３に記載のフレキシブル光伝送体。
5. 射出光を外方に向けて拡散させる光拡散部材を前記射出端面の前方に配置した請求項１〜４のいずれかに記載のフレキシブル光伝送体。
6. 前記請求項１〜５のいずれかに記載のフレキシブル光伝送体を複数層有し、夫々の前記樹脂板を、夫々の前記入射端面を揃えるようにして積層してなる多層フレキシブル光伝送体。
7. 前記請求項１〜５のいずれかに記載のフレキシブル光伝送体と、前記光源を収容する光源収容部とを有し、
   前記入射端面に前記光源からの光が導入される位置に、前記樹脂板の一端を前記光源に対向して前記光源収容部に取着して、前記射出端面の向きを可変させるように片持ち支持し、前記射出端面からの射出光を照明光としたことを特徴とする照明装置。
8. 前記請求項１〜５のいずれかに記載のフレキシブル光伝送体と、太陽電池からなるソーラーパネルとを有し、前記ソーラーパネルの受光面に前記射出端面を対向して配置し、前記入射端面から導入した太陽光を前記受光面に前記フレキシブル光伝送体を介して照射することを特徴とするソーラーパネル受光装置。
9. 前記樹脂板を揺動させる揺動機構と、太陽光の向きの経時変化に応じて前記入射端面を前記太陽光の動きに追尾して前記揺動機構により前記樹脂板を揺動させる太陽光追尾制御装置とを有する請求項８に記載のソーラーパネル受光装置。

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