JPH11307803A - 集光装置 - Google Patents
集光装置Info
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- JPH11307803A JPH11307803A JP10111172A JP11117298A JPH11307803A JP H11307803 A JPH11307803 A JP H11307803A JP 10111172 A JP10111172 A JP 10111172A JP 11117298 A JP11117298 A JP 11117298A JP H11307803 A JPH11307803 A JP H11307803A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/52—PV systems with concentrators
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- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 入射光の集光効率を向上させることを課題と
する。 【解決手段】 集光装置の対向する反射面１１は、集光
部１２に対して末広がりの虚像鏡１３を有するホログラ
ム面となっている。ここで、虚像鏡とは、反射面に記録
されたホログラム像を表す仮想の像であり、反射面への
入射光はこの虚像鏡に従って反射される。
する。 【解決手段】 集光装置の対向する反射面１１は、集光
部１２に対して末広がりの虚像鏡１３を有するホログラ
ム面となっている。ここで、虚像鏡とは、反射面に記録
されたホログラム像を表す仮想の像であり、反射面への
入射光はこの虚像鏡に従って反射される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は集光装置、特に集光
効率が向上するように改良された集光装置に関する。
効率が向上するように改良された集光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光特に太陽光を集光し、この集光
した光エネルギーを利用しようとする技術が知られてい
る。特にこの太陽光を集光した光エネルギーを用いて太
陽電池により発電し、電気エネルギーとして利用する太
陽電池装置が種々考案されている。
した光エネルギーを利用しようとする技術が知られてい
る。特にこの太陽光を集光した光エネルギーを用いて太
陽電池により発電し、電気エネルギーとして利用する太
陽電池装置が種々考案されている。
【０００３】例えば、特開平２−２０３１６０号公報で
は、図１１に示されるような、先をすぼめた先細り内面
鏡の構造を有する集光装置が記載されている。
は、図１１に示されるような、先をすぼめた先細り内面
鏡の構造を有する集光装置が記載されている。
【０００４】図１１において、入射光である太陽光１４
と反射面である内面鏡１１とのなす角度θ１と、太陽光
の反射光と内面鏡１１とのなす角度θ２との関係はθ１
＝θ２である。よって、上記従来の集光装置では、θ１
が大きな太陽光が入射した場合、先細り内面鏡１１に入
射した太陽光１４の内の一部が、内面鏡１１において何
回かの反射を繰り返し、最後に入射してきた方向すなわ
ち空の方向に出ていってしまう。このため、先細り内面
鏡を利用した集光装置では、集光率を高くすることがで
きないという問題があった。
と反射面である内面鏡１１とのなす角度θ１と、太陽光
の反射光と内面鏡１１とのなす角度θ２との関係はθ１
＝θ２である。よって、上記従来の集光装置では、θ１
が大きな太陽光が入射した場合、先細り内面鏡１１に入
射した太陽光１４の内の一部が、内面鏡１１において何
回かの反射を繰り返し、最後に入射してきた方向すなわ
ち空の方向に出ていってしまう。このため、先細り内面
鏡を利用した集光装置では、集光率を高くすることがで
きないという問題があった。
【０００５】以上のように、先細り型の集光装置では、
入射方向に出ていってしまう光が存在するので、集光率
を高くすることができないが、図１２に示される内面鏡
１１が平行に配置された集光装置及び図１３に示される
内面鏡１１が末広がりに配置された集光装置において
は、入射光１４が反射を繰り返しても入射方向に出てい
ってしまうことはない。しかし、入射口と出射口が同じ
あるいは入射口の方が出射口よりも小さくなっているの
で、この点で集光率を上げることが不可能である。
入射方向に出ていってしまう光が存在するので、集光率
を高くすることができないが、図１２に示される内面鏡
１１が平行に配置された集光装置及び図１３に示される
内面鏡１１が末広がりに配置された集光装置において
は、入射光１４が反射を繰り返しても入射方向に出てい
ってしまうことはない。しかし、入射口と出射口が同じ
あるいは入射口の方が出射口よりも小さくなっているの
で、この点で集光率を上げることが不可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の課題に鑑みなされたものであり、入射光の集光効率を
向上させることを目的とする。
の課題に鑑みなされたものであり、入射光の集光効率を
向上させることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項１に記載の集光装置の特徴は、入射光を反射する反射
面が断面略Ｖ字形状を有し、該Ｖ字の頂点に集光部を有
する集光装置であって、前記反射面が、前記Ｖ字の頂点
側が前記反射面よりも広がった虚像鏡を有するホログラ
ム面となっていることである。
項１に記載の集光装置の特徴は、入射光を反射する反射
面が断面略Ｖ字形状を有し、該Ｖ字の頂点に集光部を有
する集光装置であって、前記反射面が、前記Ｖ字の頂点
側が前記反射面よりも広がった虚像鏡を有するホログラ
ム面となっていることである。
【０００８】また請求項２に記載の集光装置の特徴は、
請求項１記載の集光装置において、断面略Ｖ字形状の対
向する前記反射面が、前記集光部からの法線と平行な或
いは前記集光部に対して末広がりの虚像鏡を有するホロ
グラム面となっていることである。
請求項１記載の集光装置において、断面略Ｖ字形状の対
向する前記反射面が、前記集光部からの法線と平行な或
いは前記集光部に対して末広がりの虚像鏡を有するホロ
グラム面となっていることである。
【０００９】また請求項３に記載の集光装置の特徴は、
請求項１または２記載の集光装置において、前記反射面
が錐体形状となっていることである。
請求項１または２記載の集光装置において、前記反射面
が錐体形状となっていることである。
【００１０】また請求項４に記載の集光装置の特徴は、
請求項１〜３のいずれかに記載の集光装置において、前
記集光部に太陽電池が配置されていることである。
請求項１〜３のいずれかに記載の集光装置において、前
記集光部に太陽電池が配置されていることである。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）について説明する。
実施形態という）について説明する。
【００１２】実施形態１．断面略Ｖ字形状の対向する反
射面を、集光部からの法線と平行な或いは集光部に対し
て末広がりの虚像鏡を有するホログラム面とする集光装
置とすることにより、反射面に入射した光は虚像鏡に従
って反射されるため、一旦反射面に入射した光は反射面
から外に飛び出すことはなく集光部へと集まる。
射面を、集光部からの法線と平行な或いは集光部に対し
て末広がりの虚像鏡を有するホログラム面とする集光装
置とすることにより、反射面に入射した光は虚像鏡に従
って反射されるため、一旦反射面に入射した光は反射面
から外に飛び出すことはなく集光部へと集まる。
【００１３】実施形態２．また、上記反射面を錐体形状
とすることにより、四方から来る入射光をより効率的に
集めることができる。
とすることにより、四方から来る入射光をより効率的に
集めることができる。
【００１４】以下に上記実施形態の具体例を実施例１と
して説明する。
して説明する。
【００１５】（実施例１）図１に本件発明に係る実施例
１の集光装置を示す。図１において、集光装置の対向す
る反射面１１は、集光部１２に対して末広がりの虚像鏡
１３を有するホログラム面となっている。
１の集光装置を示す。図１において、集光装置の対向す
る反射面１１は、集光部１２に対して末広がりの虚像鏡
１３を有するホログラム面となっている。
【００１６】ここで、虚像鏡とは、反射面に記録された
ホログラム像を表す仮想の像であり、反射面への入射光
はこの虚像鏡に従って反射される。また、この集光装置
は反射面１１を有する４枚の反射部材を組み合わせた正
四角錘形状であり、高さ：ｈ＝６０ｍｍ、入射口：一辺
ｂ＝４０ｍｍの正方形、出射口：一辺ａ＝８ｍｍの正方
形の形状を有している。よって、集光比は２５倍であ
る。
ホログラム像を表す仮想の像であり、反射面への入射光
はこの虚像鏡に従って反射される。また、この集光装置
は反射面１１を有する４枚の反射部材を組み合わせた正
四角錘形状であり、高さ：ｈ＝６０ｍｍ、入射口：一辺
ｂ＝４０ｍｍの正方形、出射口：一辺ａ＝８ｍｍの正方
形の形状を有している。よって、集光比は２５倍であ
る。
【００１７】次に図２を用いて、反射部材の製造方法を
説明する。反射部材となるホログラム原板２１に屈折率
調整層２２を介してコピー用プリズム２３が配置されて
いる。また、このコピー用プリズム２３にはＡｌ蒸着膜
等の反射膜２４が設けられている。
説明する。反射部材となるホログラム原板２１に屈折率
調整層２２を介してコピー用プリズム２３が配置されて
いる。また、このコピー用プリズム２３にはＡｌ蒸着膜
等の反射膜２４が設けられている。
【００１８】波長５１４．５ｎｍのアルゴンレーザ光等
のレーザ光２５を反射ミラー２６で反射させ、ホログラ
ム原板に照射することにより、コピー用プリズム２３の
反射膜２４で反射された光と入射光とによりホログラム
原板２１に干渉縞が形成され、このコピー用プリズムの
光屈折特性を有した干渉縞がホログラム原板２１に記録
される。更に、反射ミラーの角度を変え、異なる再生波
長を記録する多重露光を行った。多重露光とすることに
より、異なる再生波長を記録することができ、反射率を
向上させることができる。
のレーザ光２５を反射ミラー２６で反射させ、ホログラ
ム原板に照射することにより、コピー用プリズム２３の
反射膜２４で反射された光と入射光とによりホログラム
原板２１に干渉縞が形成され、このコピー用プリズムの
光屈折特性を有した干渉縞がホログラム原板２１に記録
される。更に、反射ミラーの角度を変え、異なる再生波
長を記録する多重露光を行った。多重露光とすることに
より、異なる再生波長を記録することができ、反射率を
向上させることができる。
【００１９】屈折率調整層２２は、ホログラム原板２１
及びコピー用プリズム２３と屈折率が近い材料で構成さ
れ、ホログラム原板２１及びコピー用プリズム２３がガ
ラス材の場合は、シリコンオイル、キシレン等を使用す
ることができる。
及びコピー用プリズム２３と屈折率が近い材料で構成さ
れ、ホログラム原板２１及びコピー用プリズム２３がガ
ラス材の場合は、シリコンオイル、キシレン等を使用す
ることができる。
【００２０】また、図３にこのホログラム原板２１の断
面図を示す。ホログラム原板２１は光学的に透明なガラ
スプレート２１ａと感光剤２１ｂとからなる。この感光
剤は、例えば重クロム酸ゼラチン感光剤等を用いること
ができる。
面図を示す。ホログラム原板２１は光学的に透明なガラ
スプレート２１ａと感光剤２１ｂとからなる。この感光
剤は、例えば重クロム酸ゼラチン感光剤等を用いること
ができる。
【００２１】次に実施例１に基づく集光装置の集光特性
を示す。図４において、太陽光１４と集光部１２に立て
た法線４１とのなす角度θｉを入射角度と定義する。図
５には、図１に示された装置において、集光装置に入射
した全ての光に対する集光部１２に入射する光の割合と
しての出射率と上記した入射角度との関係を計算により
求め、更に反射面の反射率を考慮したものが示される。
反射面の反射率は多重露光により製造された場合、約７
０％程度が確保される。このため、２回反射すれば約５
０％、３回反射すれば約３５％の光強度となる。
を示す。図４において、太陽光１４と集光部１２に立て
た法線４１とのなす角度θｉを入射角度と定義する。図
５には、図１に示された装置において、集光装置に入射
した全ての光に対する集光部１２に入射する光の割合と
しての出射率と上記した入射角度との関係を計算により
求め、更に反射面の反射率を考慮したものが示される。
反射面の反射率は多重露光により製造された場合、約７
０％程度が確保される。このため、２回反射すれば約５
０％、３回反射すれば約３５％の光強度となる。
【００２２】（比較例１）図６に比較例１の集光装置を
示す。この集光装置は円錘形状であり、高さ：ｈ＝６０
ｍｍ、入射口：直径ｂ’＝４０ｍｍの円形、出射口：直
径ａ’＝８ｍｍの円形を有している。よって、集光比は
実施例１と同じく２５倍である。
示す。この集光装置は円錘形状であり、高さ：ｈ＝６０
ｍｍ、入射口：直径ｂ’＝４０ｍｍの円形、出射口：直
径ａ’＝８ｍｍの円形を有している。よって、集光比は
実施例１と同じく２５倍である。
【００２３】実施例１と同じく図５に、集光装置に入射
した全ての光に対する集光部１２に入射する光の割合と
しての出射率と上記した入射角度との関係を計算により
求めたものが示される。反射面の反射率は考慮していな
い為、実際の反射率はこれよりも若干（０．８〜０．９
倍程度）落ちる。
した全ての光に対する集光部１２に入射する光の割合と
しての出射率と上記した入射角度との関係を計算により
求めたものが示される。反射面の反射率は考慮していな
い為、実際の反射率はこれよりも若干（０．８〜０．９
倍程度）落ちる。
【００２４】図５に示されるように実施例１における集
光装置では、入射角度が大きい場合でも出射率の極端な
減少はない。これに対して、比較例１における集光装置
では入射角度が１４度以上ではほとんど出射率が望めな
いことが分かる。上記結果から分かるように、本件発明
による集光装置は従来技術と比べて集光効率を大幅に向
上できることが分かる。特に固定型太陽光集光装置にお
いて、上記効果は有効となってくる。太陽は東から昇
り、西に沈む。すなわち、プラスマイナス９０度動くの
であり、固定光学系の許容入射角度は大きければ大きい
程よい。
光装置では、入射角度が大きい場合でも出射率の極端な
減少はない。これに対して、比較例１における集光装置
では入射角度が１４度以上ではほとんど出射率が望めな
いことが分かる。上記結果から分かるように、本件発明
による集光装置は従来技術と比べて集光効率を大幅に向
上できることが分かる。特に固定型太陽光集光装置にお
いて、上記効果は有効となってくる。太陽は東から昇
り、西に沈む。すなわち、プラスマイナス９０度動くの
であり、固定光学系の許容入射角度は大きければ大きい
程よい。
【００２５】実施例１では、反射面の製法として多重露
光を用いたが、反射率は落ちるがレーザ光の入射角度を
変更しない露光でも作製することができる。また、集電
装置の形状として、四角錐体を用いたが、断面が略Ｖ字
形状となっていればどのような形状でもよく、図７に示
すように長手方向にＶ溝が伸びたような形状でも同様の
効果を有する。
光を用いたが、反射率は落ちるがレーザ光の入射角度を
変更しない露光でも作製することができる。また、集電
装置の形状として、四角錐体を用いたが、断面が略Ｖ字
形状となっていればどのような形状でもよく、図７に示
すように長手方向にＶ溝が伸びたような形状でも同様の
効果を有する。
【００２６】実施例１の集光装置の対向する反射面１１
は、集光部１２に対して末広がりの虚像鏡１３を有した
ホログラム面としたが、図８に示すように集光部１２か
らの法線４１と平行な虚像鏡１３を有したホログラム面
とすることもできる。このように、虚像鏡１３を集光部
１２に対して末広がり、或いは集光部１２からの法線４
１と平行とすることにより、反射面１１に一旦入射した
光は、理論上入射口から外へ出ることはない。
は、集光部１２に対して末広がりの虚像鏡１３を有した
ホログラム面としたが、図８に示すように集光部１２か
らの法線４１と平行な虚像鏡１３を有したホログラム面
とすることもできる。このように、虚像鏡１３を集光部
１２に対して末広がり、或いは集光部１２からの法線４
１と平行とすることにより、反射面１１に一旦入射した
光は、理論上入射口から外へ出ることはない。
【００２７】実施形態３．また、図９に示すように虚像
鏡１３が上記末広がり或いは平行でなくても、反射面１
１を、反射面１１による断面略Ｖ字形状の頂点側が反射
面１１よりも広がった虚像鏡１３を有するホログラム面
とすることにより、入射光１４と反射面１１とのなす角
度θ１と入射光１４の反射光と反射面１１とのなす角度
θ２との関係がθ１＞θ２となり、反射光は従来に比べ
て集光部１２方向へ屈折される為、集光効率を向上させ
ることができる。
鏡１３が上記末広がり或いは平行でなくても、反射面１
１を、反射面１１による断面略Ｖ字形状の頂点側が反射
面１１よりも広がった虚像鏡１３を有するホログラム面
とすることにより、入射光１４と反射面１１とのなす角
度θ１と入射光１４の反射光と反射面１１とのなす角度
θ２との関係がθ１＞θ２となり、反射光は従来に比べ
て集光部１２方向へ屈折される為、集光効率を向上させ
ることができる。
【００２８】実施形態４．更に、図１０に示すように集
光部に太陽電池１０１を配置することもできる。集光部
に太陽電池を配することにより、光エネルギーを電気エ
ネルギーへと変換し利用することができる。
光部に太陽電池１０１を配置することもできる。集光部
に太陽電池を配することにより、光エネルギーを電気エ
ネルギーへと変換し利用することができる。
【００２９】
【発明の効果】即ち、本発明の集光装置は、反射面を入
射光の反射光がより集光部方向に屈折するようなホログ
ラム面とすることにより、入射角度が大きな入射光も集
光することができ、全体としての集光効率を向上するこ
とができる。
射光の反射光がより集光部方向に屈折するようなホログ
ラム面とすることにより、入射角度が大きな入射光も集
光することができ、全体としての集光効率を向上するこ
とができる。
【図１】実施例１の集光装置を示す模式図である。
【図２】実施例１の集光装置の製造方法を示す模式図で
ある。
ある。
【図３】実施例１のホログラム原板を示す模式図であ
る。
る。
【図４】入射角度θｉを示す模式図である。
【図５】実施例１及び比較例１における出射率を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図６】比較例１の集光装置を示す模式図である。
【図７】本発明の実施形態である、長手方向にＶ溝が伸
びた集光装置を示す模式図である。
びた集光装置を示す模式図である。
【図８】本発明の実施形態である、集光部に対して平行
の虚像鏡を有する集光装置を示す模式図である。
の虚像鏡を有する集光装置を示す模式図である。
【図９】本発明の実施形態である、頂点が反射面よりも
広がったホログラム面を有する集光装置を示す模式図で
ある。
広がったホログラム面を有する集光装置を示す模式図で
ある。
【図１０】本発明の実施形態である、集光部に太陽電池
が設置された集光装置を示す模式図である。
が設置された集光装置を示す模式図である。
【図１１】従来技術の集光装置を示す模式図である。
【図１２】反射面を平行にした場合の集光装置を示す模
式図である。
式図である。
【図１３】反射面を末広がりにした場合の集光装置を示
す模式図である。
す模式図である。
１１：反射面 １２：集光部 １３：虚像鏡 １
４：入射光 ２１：ホログラム原板 ２１ａ：ガラスプレート
２１ｂ：感光剤 ２２：屈折率調整層 ２３：コピー用プリズム ２
４：反射膜 ２５：レーザ光 ４１：集光部からの法線 １
０１：太陽電池
４：入射光 ２１：ホログラム原板 ２１ａ：ガラスプレート
２１ｂ：感光剤 ２２：屈折率調整層 ２３：コピー用プリズム ２
４：反射膜 ２５：レーザ光 ４１：集光部からの法線 １
０１：太陽電池
Claims (4)
- 【請求項１】 入射光を反射する反射面が断面略Ｖ字形
状を有し、該Ｖ字の頂点に集光部を有する集光装置であ
って、前記反射面が、前記Ｖ字の頂点側が前記反射面よ
りも広がった虚像鏡を有するホログラム面となっている
ことを特徴とする集光装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の集光装置において、断面
略Ｖ字形状の対向する前記反射面は、前記集光部からの
法線と平行な或いは前記集光部に対して末広がりの虚像
鏡を有するホログラム面となっていることを特徴とする
集光装置。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の集光装置におい
て、前記反射面は錐体形状となっていることを特徴とす
る集光装置。 - 【請求項４】 請求項１〜３いずれかに記載の集光装置
において、前記集光部には太陽電池が配置されているこ
とを特徴とする集光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10111172A JPH11307803A (ja) | 1998-04-21 | 1998-04-21 | 集光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10111172A JPH11307803A (ja) | 1998-04-21 | 1998-04-21 | 集光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11307803A true JPH11307803A (ja) | 1999-11-05 |
Family
ID=14554318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10111172A Pending JPH11307803A (ja) | 1998-04-21 | 1998-04-21 | 集光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11307803A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012507458A (ja) * | 2008-11-03 | 2012-03-29 | サン−ゴバン グラス フランス | イオン交換による集光領域を備えた板ガラス |
| JP2012072917A (ja) * | 2010-09-27 | 2012-04-12 | Denso Corp | 集光器及び集光装置 |
| JP2016534309A (ja) * | 2013-08-01 | 2016-11-04 | インスティトゥト オログラフィコ アンダルス ソシエダ リミターダＩｎｓｔｉｔｕｔｏ Ｈｏｌｏｇｒａｆｉｃｏ Ａｎｄａｌｕｚ， Ｓ．Ｌ． | ホログラフィが組み込まれた三次元の熱又は光起電性ソーラーパネル |
| WO2023287237A1 (ko) * | 2021-07-16 | 2023-01-19 | 주식회사 엘지화학 | 회절광학소자 제조장치 및 방법 |
-
1998
- 1998-04-21 JP JP10111172A patent/JPH11307803A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012507458A (ja) * | 2008-11-03 | 2012-03-29 | サン−ゴバン グラス フランス | イオン交換による集光領域を備えた板ガラス |
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