(57)【要約】【課題】周囲の環境との調和を図ると共に、外光の入射方向が変化しても安定して発電可能な太陽電池複合体を提供する。【解決手段】太陽電池複合体１０は、第１軸方向ｄ１に配列された複数の単位レンズ３０と、複数の単位レンズ３０に対応して配列された複数の光学機能面１２と、複数の光学機能面１２を基準として単位レンズ３０とは反対となる側に設けられた太陽電池パネル５０と、を備える。単位レンズ３０は、或る方向から入射した光を、隣り合う２つの光学機能面１２の間の光透過領域６０を介して太陽電池パネル５０に導き、前記或る方向とは異なる別の方向から入射した光を、光学機能面１２に導く。太陽電池パネル５０は、単位レンズ３０の光軸ｏｄに沿って入射する平行光束Ｌ２１が収束する焦点ｆｐよりも、単位レンズ３０から離間した位置に配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一軸方向に配列された複数の単位レンズと、
前記一軸方向に配列された複数の光学機能面と、
前記複数の光学機能面を基準として前記単位レンズとは反対となる側に設けられた太陽電池パネルと、
を備え、
前記単位レンズは、或る方向から入射した光を、隣り合う２つの前記光学機能面の間に位置する光透過領域を介して前記太陽電池パネルに導き、前記或る方向とは異なる別の方向から入射した光を、前記光学機能面に導き、
前記太陽電池パネルの法線方向および前記一軸方向の両方に平行な断面において、前記太陽電池パネルは、前記単位レンズの光軸に沿って入射する平行光束が収束する焦点よりも、前記単位レンズから離間した位置に配置されている、太陽光発電パネル。
【請求項２】
前記太陽電池パネルの法線方向および前記一軸方向の両方に平行な断面において、前記太陽電池パネルは、１つの前記単位レンズに当該単位レンズの光軸に沿って入射した平行光束の、当該太陽電池パネルへの入射領域の前記一軸方向における幅が、前記単位レンズの前記一軸方向における幅よりも広くなるように配置されている、請求項１に記載の太陽光発電パネル。
【請求項３】
前記太陽電池パネルの法線方向および前記一軸方向の両方に沿った断面において、１つの前記単位レンズに当該単位レンズの光軸に沿って入射した平行光束の、前記太陽電池パネルへの入射領域が、当該１つの単位レンズと隣り合う他の１つの単位レンズに、当該他の単位レンズの光軸に沿って入射した平行光束の、前記太陽電池パネルへの入射領域と重なるように、前記太陽電池パネルが配置されている、請求項２に記載の太陽光発電パネル。
【請求項４】
前記光学機能面と前記光透過領域とが、前記一軸方向に沿って交互に並べて配列されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽光発電パネル。
【請求項５】
前記太陽電池パネルの法線方向および前記一軸方向の両方に平行な断面において、前記光学機能面は、前記単位レンズの光軸に沿って当該単位レンズに入射する平行光束が前記太陽電池パネルに到達するまでに通る光路からずれて配置されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の太陽光発電パネル。
【請求項６】
前記複数の単位レンズと、当該複数の単位レンズが配置されたシート状の本体部と、を有した光制御シートを含み、
前記光学機能面は、前記本体部内に位置し、
前記太陽電池パネルは、前記光制御シートから離間して配置されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の太陽光発電パネル。
【請求項７】
各光学機能面は、当該太陽電池パネルのパネル面に対して傾斜している、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の太陽光発電パネル。
【請求項８】
各光学機能面の前記一軸方向において一側に位置する端部は、当該光学機能面に対応する単位レンズの先端よりも前記一軸方向において一側に位置し、
各光学機能面は、前記一軸方向において一側に位置する端部が、前記一軸方向において他側に位置する端部よりも、前記太陽電池パネルの法線方向において前記単位レンズに近接するように、前記太陽電池パネルのパネル面に対して傾斜している、請求項７に記載の太陽光発電パネル。
【請求項９】
前記光学機能面は、表示を行うための表示面である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の太陽電池複合体。
【請求項１０】
各光学機能面に、表示対象要素が付与され、
各光学機能面に付与された前記表示対象要素の組み合わせによって、表示対象が形成される、請求項９に記載の太陽電池複合体。
【請求項１１】
前記一軸方向に配列された複数の反射面を、さらに備え、
前記反射面は、前記光学機能面と重ねられるようにして配置され、
前記光学機能面が、前記単位レンズの側を向き、前記反射面が、前記太陽電池パネルの側を向いている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の太陽電池複合体。
【請求項１２】
前記複数の単位レンズは、前記一軸方向に互いから離間して配置され、
前記一軸方向に隣り合う二つの単位レンズの間に、接続面が設けられている、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の太陽電池複合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、何らかの光学機能を発現することを期待された光学機能面を含み、太陽電池パネルによる発電も行うことが可能な太陽電池複合体に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような太陽電池複合体の一例として、太陽電池パネルを併設した交通標識が特許文献１に記載されている。この交通標識では、光学機能面が所定の表示機能を発揮する表示面をなしている。特許文献１に記載の交通標識では、昼間に太陽電池パネルにて発電した電力を蓄え、この蓄えた電力を照明用電源として利用し、夜間の視認性や昼間の注意喚起効果を向上させることができる。また、外部から電力を供給する配線ケーブル等が不要なため、電源設備がない地域であっても容易に設置することができる。このような背景から、近年太陽電池パネルを併設した交通標識の開発が進められてきている。
【０００３】
特許文献１に記載の交通標識では、太陽電池パネルが表示面の上方に併設されている。多くの外光を受光して多くの発電量を得られるよう、太陽電池パネルの入光面は、外部に露出している。このため、交通標識を観察する観察者によって、太陽電池パネルの入光面は視認され易い位置にある。しかしながら、太陽電池パネルの入光面は濃紺色や黒色の単一色であるため、太陽電池パネルの外観は、周囲の環境になじまない。
【０００４】
そこで、周囲の環境との調和を図るべく、特許文献２には、或る方向から入射した光を各太陽電池パネルに導き、前記或る方向とは異なる別の方向から観察したときに光学機能面としての装飾領域が観察されるような太陽電池複合体が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−５４３２５号公報
【特許文献２】特許４０８６２０６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
周知の通り、太陽光は、時間帯や季節に応じて位置を変化させる。特許文献２に記載の太陽電池複合体では、時間帯や季節に応じて太陽光の入射方向が変動してしまうと、各太陽電池パネルに部分的にしか太陽光が到達しない場合が多い。このように、太陽電池パネルの一部にしか太陽光が照射されない場合、太陽電池パネルの照射されない部分が抵抗となり、当該太陽電池パネルの出力を大きく低減させてしまう。
【０００７】
本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、周囲の環境との調和を図ると共に、外光の入射方向が変化しても安定して発電可能な太陽電池複合体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による太陽電池複合体は、一軸方向に配列された複数の単位レンズと、
前記一軸方向に配列された複数の光学機能面と、
前記複数の光学機能面を基準として前記単位レンズとは反対となる側に設けられた太陽電池パネルと、
を備え、
前記単位レンズは、或る方向から入射した光を、隣り合う２つの前記光学機能面の間に位置する光透過領域を介して前記太陽電池パネルに導き、前記或る方向とは異なる別の方向から入射した光を、前記光学機能面に導き、
前記太陽電池パネルの法線方向および前記一軸方向の両方に平行な断面において、前記太陽電池パネルは、前記単位レンズの光軸に沿って入射する平行光束が収束する焦点よりも、前記単位レンズから離間した位置に配置されている。
【０００９】
本発明による太陽電池複合体において、前記太陽電池パネルの法線方向および前記一軸方向の両方に平行な断面において、前記太陽電池パネルは、１つの前記単位レンズに当該単位レンズの光軸に沿って入射した平行光束の、当該太陽電池パネルへの入射領域の前記一軸方向における幅が、前記単位レンズの前記一軸方向における幅よりも広くなるように配置されていてもよい。
【００１０】
本発明による太陽電池複合体において、前記太陽電池パネルの法線方向および前記一軸方向の両方に平行な断面において、１つの前記単位レンズに当該単位レンズの光軸に沿って入射した平行光束の、前記太陽電池パネルへの入射領域が、当該１つの単位レンズと隣り合う他の１つの単位レンズに、当該他の単位レンズの光軸に沿って入射した平行光束の、前記太陽電池パネルへの入射領域と重なるように、前記太陽電池パネルが配置されていてもよい。
【００１１】
本発明による太陽電池複合体において、前記光学機能面と前記光透過領域とが、前記一軸方向に沿って交互に並べて配列されていてもよい。
【００１２】
本発明による太陽電池複合体において、前記太陽電池パネルの法線方向および前記一軸方向の両方に沿った断面において、前記光学機能面は、前記単位レンズの光軸に沿って当該単位レンズに入射する平行光束が前記太陽電池パネルに到達するまでに通る光路からずれて配置されていてもよい。
【００１３】
本発明による太陽電池複合体において、前記複数の単位レンズと、当該複数の単位レンズが配置されたシート状の本体部と、を有した光制御シートを含み、前記光学機能面は、前記本体部内に位置し、前記太陽電池パネルは、前記光制御シートから離間して配置されていてもよい。
【００１４】
本発明による太陽電池複合体において、各光学機能面は、当該太陽電池パネルのパネル面に対して傾斜していてもよい。
【００１５】
本発明による太陽電池複合体において、各光学機能面の前記一軸方向において一側に位置する端部は、当該光学機能面に対応する単位レンズの先端よりも前記一軸方向において一側に位置し、
各光学機能面は、前記一軸方向において一側に位置する端部が、前記一軸方向において他側に位置する端部よりも、前記太陽電池パネルの法線方向において前記単位レンズに近接するように、前記太陽電池パネルのパネル面に対して傾斜していてもよい。
【００１６】
本発明による太陽電池複合体において、前記光学機能面は、表示を行うための表示面であってもよい。
【００１７】
本発明による太陽電池複合体において、各光学機能面に、表示対象要素が付与され、各光学機能面に付与された前記表示対象要素の組み合わせによって、表示対象が形成されてもよい。
【００１８】
本発明による太陽電池複合体において、前記一軸方向に配列された複数の反射面を、さらに備え、前記反射面は、前記光学機能面と重ねられるようにして配置され、前記光学機能面が、前記単位レンズの側を向き、前記反射面が、前記太陽電池パネルの側を向いていてもよい。
【００１９】
本発明による太陽電池複合体において、前記複数の単位レンズは、前記一軸方向に互いから離間して配置され、前記一軸方向に隣り合う二つの単位レンズの間に、接続面が設けられていてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、周囲の環境との調和を図ると共に、外光の入射方向が変化しても安定して発電することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明による一実施の形態を説明するための図であって、太陽電池複合体を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】図３は、太陽電池複合体の光学機能面の一例を示す図である。
【図４】図４は、図２に示す太陽電池複合体の一部を拡大して示す断面図である。
【図５】図５は、図２と同様の断面において、光学機能面への集光作用を説明するための図である。
【図６】図６は、図２と同様の断面において、太陽電池パネルへの集光作用を説明するための図である。
【図７】図７は、太陽電池複合体の製造方法を説明するための図である。
【図８】図８は、太陽電池複合体の製造方法を説明するための図である。
【図９】図９は、太陽電池複合体の製造方法を説明するための図である。
【図１０】図１０は、太陽電池複合体の製造方法を説明するための図である。
【図１１】図１１は、図２に対応する断面図であって、光学機能面の一変形例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。また、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。
【００２３】
図１〜図１０は、本発明の一実施の形態を説明するための図である。このうち図１及び図２は、太陽電池複合体１０を示す斜視図または縦断面図であり、図３〜図６は、太陽電池複合体１０が発現する光学機能を説明するため図であり、図７〜図１０は、太陽電池複合体の製造方法の一例を説明するための図である。
【００２４】
ここで説明する太陽電池複合体１０は、何らかの光学機能を発現することを期待された光学機能面１２を含み、太陽電池パネル５０による発電も行うことが可能なパネル状の部材である。光学機能面は、光の作用や性質を利用した機能を備える平面もしくは曲面またはこれらを組み合わせた面である。光は、可視光だけでなく赤外線から紫外線までを含む意味である。光の作用や性質としては、例えば、光の直進、屈折、反射、吸収、発光、干渉、および偏光などが挙げられる。光学機能としては、例えば、表示機能、照明機能、遮光機能、および太陽電池、光学素子、光学部材または光学機器などとの光接続機能などが挙げられる。図１及び図２に示すように、太陽電池複合体１０は、第１軸方向ｄ１に配列された複数の単位レンズ３０を有している。この単位レンズ３０は、太陽電池複合体１０に入射する光または太陽電池複合体１０から出射する光に対してレンズ機能を発現し、当該光の進行方向を調整する。単位レンズ３０は、或る角度範囲ＡＲ１内の方向から入射した光を太陽電池パネル５０に導き、或る角度範囲ＡＲ２内の方向から入射した光を光学機能面１２に導く。
【００２５】
つまり、太陽電池パネル５０は、第１角度範囲ＡＲ１から太陽電池複合体１０へ入射する光を受光して発電を行う。また、光学機能面１２は、第２角度範囲ＡＲ２から太陽電池複合体１０へ入射する光に対して、或いは、第２角度範囲ＡＲ２へ向けて太陽電池複合体１０から出射する光に対して何らかの光学機能を発揮する。
【００２６】
そして、ここで説明する太陽電池複合体１０では、太陽電池パネル５０にて発電が連続して安定して行われるようになる第１角度範囲ＡＲ１、及び、光学機能面１２からの光学機能が連続して発現されるようになる角度範囲である第２角度範囲ＡＲ２を、高い自由度で調整し得るようにするための工夫がなされている。この結果、光学機能面１２及び太陽電池パネル５０が期待された機能を発現し、太陽電池複合体１０が優れた特性を示すようになる。
【００２７】
以下に詳述する一実施の形態では、光学機能面１２は、一例として、表示対象１３を表示するための表示面をなしている。なお、表示対象１３として、図形、パターン、デザイン、色彩、絵、写真、キャラクターなどの絵柄（イメージ）や、文字、マーク、数字などの情報を例示することができる。表示対象１３は、静止していても動いていてもよい。ここで、パネル部材１０へ入射する光は、光学機能面１２またはそれに接続された表示素子等で反射し、単位レンズ３０によって進行方向が調整されて、第２角度範囲ＡＲ２へ向けてパネル部材１０から出射する。あるいは、光学機能面１２またはそれに接続された表示素子等が発光する場合、光学機能面１２から出射された光は、単位レンズ３０によって進行方向が調整されて、第２角度範囲ＡＲ２へ向けてパネル部材１０から出射する。そして、第２角度範囲ＡＲ２へ向けて太陽電池複合体１０から出射する光は、表示対象１３を表示する。すなわち、観察者は、第２角度範囲ＡＲ２から表示対象１３を観察することができる。ただし、本発明は、以下に詳述する一実施の形態に限定されるものではなく、光学機能面１２による光学機能は、適宜変更することができる。
【００２８】
なお、本明細書において、「シート」、「フィルム」、「板」等の用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。したがって、例えば、「シート」はフィルムや板とも呼ばれ得るような部材も含む概念である。一具体例として、「光制御シート」には、「光制御フィルム」や「光制御板」等と呼ばれる部材も含まれる。
【００２９】
また、本明細書において、「シート面（フィルム面、板面、パネル面）」とは、対象となるシート状の部材を全体的かつ大局的に見た場合において対象となるシート状部材の平面方向と一致する面のことを指す。以下に説明する実施の形態においては、太陽電池複合体１０のパネル面、後述する光制御シート２０のシート面、光制御シート２０の後述する本体部４０のシート面、並びに、太陽電池パネル５０のパネル面は、互いに並行となっている。さらに、本明細書において、シート状（フィルム状、板状、パネル状）の部材に対して用いる「法線方向」とは、当該部材のシート面への法線方向のことを指す。
【００３０】
以下、本実施の形態による太陽電池複合体１０の構成および作用効果について詳述していく。図１および図２によく示されているように、太陽電池複合体１０は、光制御シート２０と、光制御シート２０の背面に配置された太陽電池パネル５０と、を有している。光制御シート２０は、太陽電池複合体１０の表面１０ａを形成している。表面１０ａは、太陽電池複合体１０へ入射する太陽光等の外光等が入射する入射面をなし、また、表示対象１３を可視化する光学機能面１２からの光が太陽電池複合体１０から出射する出射面もなす。
【００３１】
光制御シート２０は、シート状の本体部４０と、本体部４０に積層されたレンズ部２５と、を有している。レンズ部２５は、第１軸方向ｄ１に配列された多数の単位レンズ３０を含んでいる。多数の単位レンズ３０は、その光軸ｏｄが互いに平行となるようにして、並べられている。とりわけ図示された例において、単位レンズ３０は、その光軸ｏｄが、本体部４０の法線方向ｎｄと平行となるよう配置されている。また、第１軸方向ｄ１は、本体部４０のシート面に沿っており、本体部４０の法線方向ｎｄに直交している。図示された例において、太陽電池複合体１０は、第１軸方向ｄ１が鉛直方向と平行になるようにして、配置されている。
【００３２】
レンズ部２５は、図１に示すように、いわゆるレンチキュラーレンズ乃至シリンドリカルレンズを構成している。すなわち、各単位レンズ３０は、その配列方向である第１軸方向ｄ１に対して交差する方向に線状に延びている。とりわけ図示された例において、単位レンズ３０は、第１軸方向ｄ１及び法線方向ｎｄの両方と直交する第２軸方向ｄ２に、直線状に延びている。また、レンズ部２５に含まれる複数の単位レンズ３０は、互いに同一に構成されている。
【００３３】
各単位レンズ３０は、凸レンズ状のレンズ面３１を有し、シート状の本体部４０から、本体部４０の法線方向ｎｄに向かって突出している。このレンズ面３１は、太陽電池複合体１０の表面１０ａをなしている。第１軸方向ｄ１、及び、太陽電池パネル５０の法線方向すなわち本体部４０の法線方向ｎｄの両方に平行な図２の断面（以下においては、「主切断面」とも呼ぶ）において、レンズ面３１は、光軸ｏｄを中心として対称となっている。図２に示すように、各単位レンズ３０は、そのレンズ面３１に入射する平行光束を、集光領域に集める。図２に示す単位レンズ３０は、単位レンズ３０の光軸ｏｄに沿って入射する平行光束Ｌ２１を焦点ｆｐに集める例が示されており、この場合、焦点ｆｐは、単位レンズ３０の光軸ｏｄ上に位置する。
【００３４】
なお、図示された例において、単位レンズ３０は、互いに隙間をあけて第１軸方向ｄ１に配列されている。すなわち、第１軸方向ｄ１に隣り合う二つの単位レンズ３０のレンズ面３１の間には、当該二つのレンズ面３１の対面する基端部３２ｂ間を接続する接続面３８が設けられている。図示された例において、接続面３８は、本体部４０のシート面に沿って延びている。太陽電池複合体１０の表面１０ａは、単位レンズ３０のレンズ面３１と接続面３８とによって形成されている。単位レンズ３０を含む光制御シート２０は、一例として、金型を用いた樹脂成型によって作製され得る。接続面３８を設けて、隣り合う単位レンズ３０の間に隙間を設けることによって、法線方向ｎｄに対して大きく傾斜した角度範囲からの光が単位レンズ３０に入射する前にその隣の単位レンズ３０で遮られてしまう問題、いわゆる「ケラレ」を減らすことができる。
【００３５】
本体部４０は、互いに対向する一対の主面として、第１主面４０ａ及び第２主面４０ｂを有している。第１主面４０ａは、レンズ部２５と隣接する面を形成し、第２主面４０ｂは、光制御シート２０の太陽電池パネル５０側を向く面を形成している。本実施の形態において、光学機能面１２が、本体部４０の内部に位置している。
【００３６】
図２に示すように、光学機能面１２は、本体部４０の法線方向ｎｄにおいて、単位レンズ３０と太陽電池パネル５０との間に位置している。光学機能面１２は、単位レンズ３０に対応して、単位レンズ３０の配列方向である第１軸方向ｄ１に配列されている。各光学機能面１２は、当該光学機能面１２が対応する一つの単位レンズ３０に対向して位置している。図２に示すように、各光学機能面１２は、対応する単位レンズ３０と法線方向ｎｄに沿って少なくとも部分的に対面するようにして、配置されている。言い換えると、各光学機能面１２は、本体部４０の法線方向ｎｄからみて、対応する単位レンズ３０と少なくとも部分的に重なっている。本実施の形態では、光学機能面１２は、単位レンズ３０と同様に、配列方向である第１軸方向ｄ１と交差する方向に線状に延びている。より厳密には、光学機能面１２は、単位レンズ３０と同様に、第１軸方向ｄ１と直交する第２軸方向ｄ２に直線状に延びている。なお、図示された例において、単位レンズ３０に対応して多数設けられた光学機能面１２は、互いに同一に構成されている。
【００３７】
各光学機能面１２は、太陽電池パネル５０のパネル面に対して傾斜し、単位レンズ３０の光軸ｏｄに平行な方向に対しても傾斜している。すなわち、各光学機能面１２は、太陽電池パネル５０のパネル面及び単位レンズ３０の光軸ｏｄのいずれとも非平行になっている。このような光学機能面１２によれば、後述するようにして、光学機能面１２からの光学機能が発現されるようになる角度範囲である第２角度範囲ＡＲ２を、高い自由度で調整することが可能となり、また、太陽電池パネル５０にて発電が連続して安定して行われるようになる角度範囲である第１角度範囲ＡＲ１も、高い自由度で調整することが可能となる。
【００３８】
図２に示すように、各光学機能面１２は、第１軸方向ｄ１において一側（図示する例では、図２における上側であって、鉛直方向における上側）に位置する一端部１２ａが、第１軸方向ｄ１において他側（図示する例では、図２における下側であって、鉛直方向における下側）に位置する他端部１２ｂよりも、太陽電池パネル５０の法線方向において単位レンズ３０に近接するように、太陽電池パネル５０のパネル面に対して傾斜している。したがって、光学機能面１２の一端部１２ａは、光学機能面１２の他端部１２ｂよりも、太陽電池パネル５０の法線方向において単位レンズ３０に近接している。図２から理解されるように、このような光学機能面１２には、法線方向ｎｄに対して他側（下側）に傾斜した角度範囲からの光Ｌ２４が、入射しやすくなる。したがって、光学機能面１２からの光学機能は、法線方向ｎｄに対して他側（下側）に傾斜した角度範囲に向けて、効果的に発揮されるようになる。
【００３９】
このような傾向を強化する観点から、太陽電池複合体の主切断面において、光学機能面１２は、第１軸方向ｄ１における一側（上側）から他側（下側）に向けて、段階的又は連続的に、本体部４０の法線方向ｎｄに沿って単位レンズ３０から離間していくことが好ましい。図示された例において、光学機能面１２は平面として形成されている。そして、図２に示された太陽電池複合体の主切断面において、光学機能面１２は、第１軸方向ｄ１における一側から他側に向けて、連続的に一定の傾斜の程度で、本体部４０の法線方向ｎｄに沿って単位レンズ３０から離間していく。このような光学機能面１２によれば、光学機能面１２からの光学機能が、法線方向ｎｄに対して他側に傾斜した角度範囲に向けて、効果的に発揮されるようになる。
【００４０】
また、図２に示すように、各光学機能面１２は、第１軸方向ｄ１において一側（上側）に位置する一端部１２ａが、当該光学機能面１２に対応する単位レンズ３０の先端部３２ａよりも第１軸方向ｄ１において一側に位置している。すなわち、各光学機能面１２は、第１軸方向ｄ１において一側（上側）に位置する一端部１２ａが、当該光学機能面１２に対応する単位レンズ３０の光軸ｏｄよりも第１軸方向ｄ１において一側に位置している。上述のように、単位レンズ３０のレンズ面３１は、光軸ｏｄを中心として対称となっており、単位レンズ３０にて屈折して法線方向ｎｄに対して他側に傾斜した方向から本体部４０内を進行する光Ｌ２４は、光軸ｏｄよりも第１軸方向ｄ１において一側に位置した領域を通過し易い。したがって、各光学機能面１２の一端部１２ａが、対応する単位レンズ３０の光軸ｏｄよりも第１軸方向ｄ１において一側に位置することにより、単位レンズ３０にて屈折して法線方向ｎｄに対して他側に傾斜した方向から本体部４０内を進行する光を、光学機能面１２にてさらに受光し易くなる。すなわち、光学機能面１２からの光学機能は、法線方向ｎｄに対して他側（下側）に傾斜した角度範囲に向けて、さらに効果的に発揮されるようになる。
【００４１】
図示された実施の形態では、太陽電池複合体の主切断面において、光学機能面１２の一端部１２ａは、当該光学機能面１２に対応する単位レンズ３０のレンズ面３１の第１軸方向ｄ１における一側の基端部３２ｂと、第１軸方向ｄ１において同一位置に位置している。もっとも、太陽電池複合体の主切断面において、光学機能面１２の一端部１２ａは、当該光学機能面１２に対応する単位レンズ３０のレンズ面３１の第１軸方向ｄ１における一側の基端部３２ｂから、第１軸方向ｄ１においてずれて位置していてもよい。また、図示された例では、太陽電池複合体の主切断面において、光学機能面１２の一端部１２ａは、単位レンズ３０のレンズ面３１の第１軸方向ｄ１における一側の基端部３２ｂから、本体部４０の法線方向ｎｄに沿って太陽電池パネル５０に近接する側に離間している。
【００４２】
また、図２に示された太陽電池複合体の主切断面において、光学機能面１２の第１軸方向ｄ１における他側（下側）の端部である他端部１２ｂは、当該光学機能面１２に対応する単位レンズ３０のレンズ面３１の先端部３２ａよりも、第１軸方向ｄ１において一側に位置している。
【００４３】
なお、単位レンズ３０のレンズ面３１の先端部３２ａは、レンズ面３１のうちの、本体部４０の法線方向ｎｄに沿って本体部４０から最も突出した部分のことである。また、単位レンズ３０のレンズ面３１の基端部３２ｂは、レンズ面３１のうちの、本体部４０の法線方向ｎｄに沿って本体部４０に最も接近した部分、或いは、本体部４０に接続する部分のことである。
【００４４】
図示された本実施の形態での光学機能面１２は、表示対象１３を表示するための表示面をなしている。したがって、第２角度範囲ＡＲ２へ向けて太陽電池複合体１０から出射する光は、表示対象１３を可視化させる。すなわち、第２角度範囲ＡＲ２から光学機能面１２が視認され、結果として、光学機能面１２に形成された表示対象１３を観察することができる。なお、光学機能面１２に動く表示対象１３を表示する場合、太陽電池パネル５０から発電された電気を駆動に用いることが簡便である。
【００４５】
図３には、光学機能面１２に付与される表示対象１３の一例が示されている。複数の光学機能面１２が、第１軸方向ｄ１に配列されるとともに、各光学機能面１２は、第１軸方向ｄ１に直交する第２軸方向ｄ２に直線状に延びている。したがって、第１軸方向ｄ１における各位置に位置する光学機能面１２が、当該光学機能面１２の第１軸方向ｄ１における位置に応じた表示対象要素１３ａを付与されることによって、第２軸方向ｄ２に細長く延びる各光学機能面１２に形成された表示対象要素１３ａの組み合わせとして二次元的な表示対象１３を表示することが可能となる。図３に示された例では、アルファベットの大文字の「Ｎ」が表示対象１３として表示されている。このように、複数の表示対象要素１３ａの組み合わせとして表示対象１３を表示することで、各光学機能面１２および各単位レンズ３０のサイズを小さくできるため、第２角度範囲ＡＲ２を広げたり太陽電池複合体１０のサイズを大きくしたとしても、より良好な表示対象１３を観察できるようになる。
【００４６】
本実施の形態の太陽電池複合体１０は、表示対象１３が連続して表示される角度範囲を高い自由度で調整可能である。そのため、本実施の形態の太陽電池複合体１０は、様々な用途で利用可能であり、例えば、屋外看板、道路情報掲示板、建築物の外壁面などで用いられる数ｍ〜数十ｍサイズの大型パネル用途や、ポスター、標識、建築物の内壁面などで用いられる数十ｃｍ〜数ｍサイズの中型パネル用途や、卓上スタンド、携帯端末などで用いられる数ｃｍ〜数十ｃｍの小型パネル用途などを例示することができる。
【００４７】
また、図２に示すように、光学機能面１２と背合わせとなるようにして反射面１５が配置されている。すなわち、各反射面１５は、光学機能面１２と重ねられ、太陽電池パネル５０の側を向いている。このような反射面１５は、一例として、高い反射率を有した材料からなる薄膜によって形成される。この反射面１５は、後に詳述するように、本体部４０内に傾斜して配置された光学機能面１２に太陽電池パネル５０側から入射する光を反射して、太陽電池パネル５０に誘導する。したがって、この反射面１５を設けることにより、太陽電池パネル５０に導かれる光の入射角度範囲に相当する第１角度範囲ＡＲ１を広角化することができる。
【００４８】
また、図２に示すように、各隣り合う２つの光学機能面１２の間に光透過領域６０が位置している。本実施の形態では、光透過領域６０は、隣り合う２つの光学機能面１２の間に位置する本体部４０の部分によって構成されている。複数の光透過領域６０は、光学機能面１２と同様に、単位レンズ３０の配列方向である第１軸方向ｄ１に配列されている。したがって、複数の光学機能面１２と複数の光透過領域６０とが、第１軸方向ｄ１に沿って交互に並べて配列されている。本実施の形態では、各光透過領域６０は、対応する単位レンズ３０と法線方向ｎｄに沿って少なくとも部分的に対面している。さらに、光透過領域６０は、光学機能面１２に対応して、単位レンズ３０の配列方向である第１軸方向ｄ１と交差する方向、より厳密には、第１軸方向ｄ１と直交する第２軸方向ｄ２に直線状に延びている。
【００４９】
光透過領域６０は、第１角度範囲ＡＲ１から単位レンズ３０へ入射する光Ｌ２１、Ｌ２３を透過させて、太陽電池パネル５０に導く。太陽電池パネル５０の入光面５０ａに入射した光Ｌ２１、Ｌ２３は、太陽電池パネル５０に含まれる太陽電池素子にて発電に利用される。この太陽電池パネル５０は、複数の光学機能面１２を基準として単位レンズ３０とは反対となる側に設けられている。つまり、太陽電池パネル５０は、光制御シート２０の単位レンズ３０とは反対側の面に対向して設けられている。本実施の形態では、太陽電池パネル５０は、光制御シート２０の単位レンズ３０とは反対側の面から離間して配置されている。
【００５０】
図２に示すように、太陽電池パネル５０は、第１軸方向ｄ１に配列された複数の単位レンズ３０に対向して、平面状に延び広がっている。図示された例において、太陽電池パネル５０は、本体部４０のシート面、言い換えると、太陽電池複合体１０のパネル面と平行に延びている。したがって図示された例では、太陽電池パネル５０は、単位レンズ３０の配列方向である第１軸方向ｄ１と平行に延び広がり、且つ、単位レンズ３０の長手方向である第２軸方向ｄ２とも平行に延び広がっている。なお、太陽電池パネル５０として、種々の既知な部材を用いることができ、特に限定されない。
【００５１】
さて、このような太陽電池パネル５０の一部にしか光が照射されない場合、太陽電池パネル５０の照射されない部分が抵抗となり、当該太陽電池パネル５０の出力を大きく低減させてしまう。そこで、本実施の形態では、太陽電池パネル５０の広い領域に光が照射されるよう、第１角度範囲ＡＲ１から太陽電池複合体１０に入射した光を太陽電池パネル５０が受光する位置を調整している。図４に、このような太陽電池パネル５０の配置の一例が拡大して示されている。
【００５２】
図４に示す主切断面において、太陽電池パネル５０は、単位レンズ３０の光軸ｏｄに沿って入射する平行光束Ｌ２１、Ｌ２２が収束する焦点ｆｐよりも、単位レンズ３０から離間した位置に配置されている。このような配置によれば、単位レンズ３０の光軸ｏｄに沿った方向から太陽電池複合体１０に入射して太陽電池パネル５０に向かう光束Ｌ２１、Ｌ２２が、焦点ｆｐにて収束した後に拡がった状態で太陽電池パネル５０に到達する。これにより、受光する太陽電池パネル５０の照射されない部分を有効に小さくすることができる。加えて、単位レンズ３０の光軸ｏｄに対して傾斜した第１角度範囲ＡＲ１内の方向から単位レンズ３０に入射する平行光束Ｌ２３が収束する集光領域Ｐ１は、レンズの収差の影響により、単位レンズ３０の光軸ｏｄに沿って入射する平行光束Ｌ２１、Ｌ２２が収束する焦点ｆｐよりも、一般に単位レンズ３０に近接する。したがって、単位レンズ３０の光軸ｏｄに対して傾斜した第１角度範囲ＡＲ１内の方向から太陽電池複合体１０に入射した光束Ｌ２３も、単位レンズ３０の光軸ｏｄに沿った方向から太陽電池複合体１０に入射した光束Ｌ２１、Ｌ２２と同様に、拡がった状態で太陽電池パネル５０に到達する。これらのことから、第１角度範囲ＡＲ１内の方向から太陽電池複合体１０に平行光束Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３が入射したときに、受光する太陽電池パネル５０の照射されない部分を有効に小さくすることができ、太陽電池パネル５０の出力の低減を抑制することができる。
【００５３】
さらに、図４に示す主切断面において、１つの単位レンズ３０に当該単位レンズ３０の光軸ｏｄに沿って入射した平行光束Ｌ２１、Ｌ２２の、太陽電池パネル５０への入射領域Ｓ１、Ｓ２の一軸方向ｄ１における幅が、当該１つの単位レンズ３０の第１軸方向ｄ１における幅Ｗよりも広くなるように、太陽電池パネル５０が配置されている。このような形態によれば、各単位レンズ３０の光軸ｏｄに沿って平行光束Ｌ２１、Ｌ２２が入射したときに、各単位レンズ３０に入射する平行光束Ｌ２１、Ｌ２２の太陽電池パネル５０への入射領域Ｓ１、Ｓ２が単位レンズ３０の第１軸方向ｄ１における幅Ｗよりも広くなる。このため、一の単位レンズ３０に入射する平行光束Ｌ２１の太陽電池パネル５０への入射領域Ｓ１と、当該一の単位レンズ３０に隣り合う他の単位レンズ３０に入射する平行光束Ｌ２２の太陽電池パネル５０への入射領域Ｓ２と、の間の間隔を極めて小さくすることができる。加えて、上述のように、単位レンズ３０の光軸ｏｄに対して傾斜した第１角度範囲ＡＲ１内の方向から単位レンズ３０に入射する平行光束Ｌ２３が収束する集光領域Ｐ１が、焦点ｆｐよりも単位レンズ３０に近接することから、各単位レンズ３０の光軸ｏｄに対して傾斜した第１角度範囲ＡＲ１内の方向から単位レンズ３０に入射する平行光束Ｌ２３の太陽電池パネル５０への入射領域Ｓ３も、単位レンズ３０の光軸ｏｄに沿って入射した平行光束Ｌ２１、Ｌ２２の、太陽電池パネル５０への入射領域Ｓ１、Ｓ２と同様に広くなる。これらのことから、第１角度範囲ＡＲ１内の方向から太陽電池複合体１０に平行光束Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３が入射したときに、受光する太陽電池パネル５０の照射されない部分を極めて小さくすることができ、太陽電池パネル５０の出力の低減をさらに抑制することができる。
【００５４】
とりわけ、図示する形態では、図４に示す主切断面において、太陽電池パネル５０は、１つの単位レンズ３０に当該単位レンズ３０の光軸ｏｄに沿って入射した平行光束Ｌ２１の、当該太陽電池パネル５０への入射領域Ｓ１が、当該１つの単位レンズ３０に隣り合う他の１つの単位レンズ３０に、当該他の単位レンズ３０の光軸ｏｄに沿って入射した平行光束Ｌ２２の、当該太陽電池パネル５０への入射領域Ｓ２と重なるように配置されている。このような形態によれば、各単位レンズ３０の光軸ｏｄに沿って平行光束Ｌ２１、Ｌ２２が入射したときに、一の単位レンズ３０に入射する平行光束Ｌ２１の太陽電池パネル５０への入射領域Ｓ１と、当該一の単位レンズ３０に隣り合う他の単位レンズ３０に入射する平行光束Ｌ２２の太陽電池パネル５０への入射領域Ｓ２と、が重なる。加えて、上述のように、単位レンズ３０の光軸ｏｄに対して傾斜した第１角度範囲ＡＲ１内の方向から単位レンズ３０に入射する平行光束Ｌ２３が収束する集光領域Ｐ１が、焦点ｆｐよりも単位レンズ３０に近接することから、各単位レンズ３０の光軸ｏｄに対して傾斜した第１角度範囲ＡＲ１内の方向から単位レンズ３０に入射する平行光束Ｌ２３の太陽電池パネル５０への入射領域Ｓ３も、単位レンズ３０の光軸ｏｄに沿って入射した平行光束Ｌ２１、Ｌ２２の、太陽電池パネル５０への入射領域Ｓ１、Ｓ２と同様に広くなる。これらのことから、第１角度範囲ＡＲ１内の方向から太陽電池複合体１０に平行光束Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３が入射したときに、受光する太陽電池パネル５０の略全領域を照射することができ、太陽電池パネル５０の出力の低減を極めて効果的に抑制することができる。
【００５５】
ただし、図示する例では、太陽電池パネル５０が、空気層を介して本体部４０の第２主面４０ｂから離間している。この場合、空気層での光の強度、より詳細には放射強度の低下も考慮するのがよい。光が空気層を通過する距離が長くなるほど、すなわち、太陽電池パネル５０が本体部４０の第２主面４０ｂから離間するほど、空気層を通過した光の強度が低下する。このことから、図４に示す主切断面において、１つの単位レンズ３０に光軸ｏｄに沿って入射した平行光束Ｌ２１の、太陽電池パネル５０への入射領域Ｓ１が、当該１つの単位レンズ３０に隣り合う他の１つの単位レンズ３０に光軸ｏｄに沿って入射した平行光束Ｌ２２の、太陽電池パネル５０への入射領域Ｓ２とが重なる範囲で、太陽電池パネル５０が本体部４０の第２主面４０ｂから離間する距離をできるだけ短くすることが好ましい。
【００５６】
なお、太陽電池パネル５０が、空気層を介して本体部４０の第２主面４０ｂから離間して配置された例に限定されない。例えば、太陽電池パネル５０は、本体部４０をなす樹脂材料よりも低い屈折率をもつ低屈折率層を介して本体部４０の第２主面４０ｂから離間していてもよい。あるいは、本体部４０の厚みｔが相応に厚くなっており、本体部４０の第２主面４０ｂに太陽電池パネル５０が接合されていてもよい。
【００５７】
また、図４に示す主切断面において、光学機能面１２は、単位レンズ３０の光軸ｏｄに沿って当該単位レンズ３０に入射する平行光束Ｌ２１、Ｌ２２が太陽電池パネル５０に到達するまでに通る光路からずれて配置されている。
【００５８】
次に、上述してきた太陽電池複合体１０の製造方法の一例について、主として図７〜図１０を参照しながら説明する。
【００５９】
まず、図７に示すように、透明樹脂を成型することにより、成型物９０を作製する。成型は、熱溶融押出加工や射出成型等を採用することができる。図６に示すように、得られた成型物９０は、上述した光制御シート２０の本体部４０のうち、光学機能面１２及び反射面１５とその周囲となる部分とが、切込部９２として削り取られた形状となっている。
【００６０】
次に、図８に示すように、成型物９０の切込部９２内に、光学機能面１２としての表示面を形成する。一例として、インクジェット印刷によって、成型物９０の切込部９２内に、表示対象１３を形成する。その後、図９に示すように、切込部９２内における表示面としての光学機能面１２と背合わせになるように、反射面１５を形成する。一例として、反射性物質を含有した塗工液を、インクジェット印刷によって、成型物９０の切込部９２内に塗工することにより、反射面１５を形成することができる。
【００６１】
次に、図１０に示すように、成型物９０の切込部９２を透明樹脂で埋め戻す。例えば、液状の透明樹脂を塗布するとともにスキージで掻き取ることによって、光学機能面１２及び反射面１５が形成されている切込部９２に、透明樹脂を充填する。この透明樹脂を切欠部９２内で固化させることにより、光制御シート２０を作製することができる。
【００６２】
このようにして得られた光制御シート２０に対向して太陽電池パネル５０を配置することにより、上述の太陽電池複合体１０が得られる。
【００６３】
次に、主として、図５及び図６を参照しながら、太陽電池複合体１０の作用について説明する。太陽電池複合体１０は、例えば、単位レンズ３０の配列方向である第１軸方向ｄ１が鉛直方向に沿うようにして、配置される。また、光学機能面１２の第１軸方向ｄ１における一側に位置する一端部１２ａが、鉛直方向における上側に位置し、光学機能面１２の第１軸方向ｄ１における他側に位置する他端部１２ｂが、鉛直方向における下側に位置するように、太陽電池複合体１０が配置される。
【００６４】
太陽電池複合体１０の最も観察者側には、レンズ部２５が設けられている。レンズ部２５の単位レンズ３０は、太陽電池複合体１０に入射する光または太陽電池複合体１０から出射する光に対してレンズ機能を発揮して、当該光の進行方向を調整する。単位レンズ３０は、或る角度範囲ＡＲ１内の方向から入射した光を、太陽電池パネル５０に導く。したがって、太陽電池パネル５０は、第１角度範囲ＡＲ１から太陽電池複合体１０へ入射する光を受光して発電を行う。また、単位レンズ３０は、或る角度範囲ＡＲ２内の方向から入射した光を光学機能面１２に導く。すなわち、単位レンズ３０は、光学機能面１２からの光を屈折させて第２角度範囲ＡＲ２内の方向へ出射させる。したがって、光学機能面１２は、第２角度範囲ＡＲ２から太陽電池複合体１０へ入射する光に対して、或いは、第２角度範囲ＡＲ２へ向けて太陽電池複合体１０から出射する光に対して何らかの光学機能を発揮する。
【００６５】
上述のように、太陽電池パネル５０は、第１角度範囲ＡＲ１から太陽電池複合体１０へ入射する光を受光して発電を行う。したがって、広い角度範囲から入射する光を太陽電池パネル５０に導いて、より多くの光を太陽電池パネル５０での発電に利用することが好ましい。とりわけ、太陽光は、時間帯や季節に応じて位置を変化させる。太陽電池複合体１０では、このように時間帯や季節に応じて入射方向を変化させる太陽光を太陽電池パネル５０に安定して導くことができれば好ましい。すなわち、入射方向を変化させる太陽光を高効率で取り込むにあたり、上述した第１角度範囲ＡＲ１が広角化されていることが好ましい。
【００６６】
下記の表１は、世界の幾つかの国の主要な都市における季節ごとの南中高度（°）を示している。使用が想定される国の主要な都市における春分秋分の南中高度が第１角度範囲ＡＲ１に含まれることが好ましい。その国で有効に使用できる可能性が高いからである。例えば、使用されることが想定される国が日本の場合は５４°から５６°までの高度が第１角度範囲ＡＲ１に含まれるようにすればよい。さらに、４９°から６１°までの高度が第１角度範囲ＡＲ１に含まれるようにすれば、世界の多くの国で有効に使用できる可能性が高いため、好ましい。また、使用が想定される国の主要な都市における夏至の南中高度から冬至の南中高度までが第１角度範囲ＡＲ１に含まれることがさらに好ましい。その国で一年を通して有効に使用できる可能性が高いからである。例えば、使用されることが想定される国が日本の場合は３１°から７９°までの高度が第１角度範囲ＡＲ１に含まれるようにすればよい。さらに、２５°から８４°までの高度が第１角度範囲ＡＲ１に含まれるようにすれば、世界の多くの国で有効に使用できる可能性が高いため、好ましい。なお、所望の高度が第１角度範囲ＡＲ１に含まれることを容易にするために、第１角度範囲ＡＲ１の角度範囲が４５°程度以上連続していることが好ましい。もっとも、太陽電池複合体１０を傾けて配置することによって、所望の高度を第１角度範囲ＡＲ１に含まれるようにすることも可能である。一方、第１角度範囲ＡＲ１の角度範囲の上限については、第２角度範囲ＡＲ２とのバランスで適宜設定すればよいが、１３５°程度未満とすることによって、後述のように、本実施の形態の太陽電池複合体１０の特長をより発揮させることができる。
【００６７】
【表１】
2015164369.tif 000003
【００６８】
一方、本実施の形態において、光学機能面１２は、表示対象１３を表示する表示面となっている。したがって、第２角度範囲ＡＲ２から光学機能面１２に付与された表示対象１３を観察することができる。この用途において、第２角度範囲ＡＲ２は、表示対象１３を観察し得る視野角となる。一般的に、視野角である第２角度範囲ＡＲ２は、広角化されていることが好ましい。したがって、本実施の形態の太陽電池複合体１０の特長をより発揮させるために、第２角度範囲ＡＲ２の視野角が４５°程度以上連続していることが好ましい。なお、第２角度範囲ＡＲ２の視野角の上限については、第１角度範囲ＡＲ１とのバランスで適宜設定すればよいが、１３５°程度未満になるケースが多いと考えられる。
【００６９】
上述のように、本実施の形態による太陽電池複合体１０は、第１軸方向ｄ１に配列された単位レンズ３０と、複数の単位レンズに対向して位置している太陽電池パネル５０と、第１軸方向ｄ１に配列されて単位レンズ３０に対向して位置している光学機能面１２と、を有している。そして、光学機能面１２は、本体部４０の法線方向ｎｄにおいて、単位レンズ３０と太陽電池パネル５０との間に位置し、且つ、太陽電池パネル５０のパネル面に対して傾斜している。とりわけ、光学機能面１２は、単位レンズ３０の光軸ｏｄに直交する方向に対して傾斜している。その一方で、太陽電池パネル５０は、単位レンズ３０の光軸ｏｄに直交する方向に広がっている。
【００７０】
このような太陽電池複合体１０では、図５によく示されているように、傾斜した光学機能面１２が、当該光学機能面１２の正面方向から向かってくる光束Ｌ４２、Ｌ４３、Ｌ４４を効率的に受光することが可能となる。図５に示す例では、光学機能面１２が単位レンズ３０の光軸ｏｄに対して第１軸方向ｄ１における一側に傾斜しているため、当該光軸ｏｄに対して第１軸方向ｄ１における他側に傾斜した方向からレンズ面３１に入射する光束Ｌ４２、Ｌ４３、Ｌ４４、を効率的に受光することが可能となる。とりわけ、図５に示すように、光軸ｏｄに対して第１軸方向ｄ１における他側に大きく傾斜した方向からレンズ面３１に入射する光束Ｌ４４も、レンズ面３１の集光作用によって、入射した単位レンズ３０に対向する光学機能面１２にて受光されるようになる。仮に、複数の光学機能面１２が本体部４０の第２主面４０ｂ上に、当該第２主面４０ｂに沿って並べられていた場合、このような光束Ｌ４４は、図５に点線で示すように、入射した単位レンズ３０と隣り合う単位レンズ３０に対向する光学機能面に入射してしまい、意図された光学機能が発現されなくおそれがある。すなわち、光学機能面１２を太陽電池パネル５０のパネル面に対して傾斜させることにより、光学機能面１２が観察される視野角となる第２角度範囲ＡＲ２を、言い換えると、光学機能面１２からの光の出射方向の角度範囲である第２角度範囲ＡＲ２を、高い自由度で調整することができる。
【００７１】
一方、光学機能面１２に対してなす角度がより小さい方向から本体部４０内を進行する光束Ｌ５２、Ｌ５３、Ｌ５４ほど、光学機能面１２に受光され難い。このことから、傾斜した光学機能面１２に遮られずに光透過領域６０を有効に通過する光束Ｌ５２、Ｌ５３、Ｌ５４は、図６に示すように、光学機能面１２で効率的に受光される光束Ｌ４２、Ｌ４３、Ｌ４４（図５参照）とは逆側に傾斜した光束Ｌ５２、Ｌ５３、Ｌ５４となる。つまり、第１軸方向ｄ１において他側に進みながら単位レンズ３０へ入射する光、図示する例では、鉛直方向における下方に進みながら単位レンズ３０へ入射する光束Ｌ５２、Ｌ５３、Ｌ５４が、光透過領域６０を通過して太陽電池パネル５０に導かれ易くなる。
【００７２】
ただし、第１軸方向ｄ１において他側に進みながら単位レンズ３０へ入射する光束Ｌ５５であっても、本体部４０の法線方向ｎｄに対してなす角度が極めて大きい場合、単位レンズ３０にて屈折されて、当該単位レンズ３０と隣り合う単位レンズ３０に対面する光学機能面１２に、太陽電池パネル５０側から向かっていく場合もある。上述のように、本実施の形態では、このような光束Ｌ５５をも太陽電池パネル５０に導くことを可能にするため、光学機能面１２と背合わせにして反射面１５が設けられている。このため、図６に示すように、本体部４０の法線方向ｎｄに対して第１軸方向ｄ１における一側に極めて大きく傾斜した方向から光透過領域６０に進入した光束Ｌ５５が、当該光透過領域６０と隣り合う光学機能面１２に向かっていく場合であっても、反射面１５で反射して太陽電池パネル５０に向かっていくことができる。したがって、反射面１５を設けることにより、太陽電池パネル５０に導かれるようになる太陽電池複合体１０への入射方向の角度範囲である第１角度範囲ＡＲ１をさらに広角化することができる。
【００７３】
さらに、本実施の形態では、図４に示す主切断面において、太陽電池パネル５０は、単位レンズ３０の光軸ｏｄに沿って入射する平行光束Ｌ２１、Ｌ２２が収束する焦点ｆｐよりも、単位レンズ３０から離間した位置に配置されている。このような配置によれば、第１角度範囲ＡＲ１から太陽電池複合体１０に入射して太陽電池パネル５０に向かう光束Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ５２〜Ｌ５４が、集光領域に集光した後に拡がった状態で太陽電池パネル５０に到達する。このため、第１角度範囲ＡＲ１から太陽電池複合体１０に入射した光束Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ５２〜Ｌ５４は、太陽電池パネル５０の広い領域に到達することができる。
【００７４】
以上のように本実施の形態によれば、第１軸方向ｄ１に配列された複数の単位レンズ３０と、複数の単位レンズ３０に対応して配列された複数の光学機能面１２と、複数の光学機能面１２を基準として単位レンズ３０とは反対となる側に設けられた太陽電池パネル５０と、を備え、単位レンズ３０は、或る方向から入射した光を、隣り合う２つの光学機能面１２の間の光透過領域６０を介して太陽電池パネル５０に導き、前記或る方向とは異なる別の方向から入射した光を、光学機能面１２に導き、主切断面において、太陽電池パネル５０は、単位レンズ３０の光軸ｏｄに沿って入射する平行光束Ｌ２１，Ｌ２２が収束する焦点ｆｐよりも、単位レンズ３０から離間した位置に配置されている。このような太陽電池複合体１０によれば、或る角度範囲ＡＲ１内の方向から単位レンズ３０に入射した光束Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ５２〜Ｌ５４が、隣り合う２つの光学機能面１２の間に位置する光透過領域６０を通過するように集められる。光透過領域６０を通過するように集められた光束Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ５２〜Ｌ５４は、集光領域にて集光した後に拡がった状態で太陽電池パネル５０に到達する。このため、第１角度範囲ＡＲ１から太陽電池複合体１０に入射した光束Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ５２〜Ｌ５４は、太陽電池パネル５０の広い領域に到達することができる。これにより、太陽電池パネル５０の照射されない部分を減らすことができ、太陽電池パネル５０の出力の低減を抑制することができる。また、太陽電池パネル５０の入光面５０ａが外部に露出していないため、太陽電池パネル５０を目立たなくさせることができる。これらのことから、本実施の形態によれば、周囲の環境との調和を図ると共に、外光の入射方向が大きく変化しても安定して発電可能な太陽電池複合体１０が提供される。
【００７５】
加えて、或る角度範囲ＡＲ１とは異なる別の角度範囲ＡＲ２内の方向から単位レンズ３０に入射する光束Ｌ２４、Ｌ４２〜Ｌ４４は、光学機能面１２に集められる。これにより、光学機能面１２が、第２角度範囲ＡＲ２から太陽電池複合体１０へ入射する光に対して、或いは、第２角度範囲ＡＲ２へ向けて太陽電池複合体１０から出射する光に対して何らかの光学機能を発揮することができる。
【００７６】
また、本実施の形態によれば、各光学機能面１２は、太陽電池パネル５０のパネル面に対して傾斜している。このような形態によれば、傾斜した光学機能面１２の正面方向から単位レンズ３０に入射する光束Ｌ２４、Ｌ４２〜Ｌ４４が、光学機能面１２にて有効に受光され易くなる。一方、傾斜した光学機能面１２に遮られずに光透過領域６０を有効に通過する光束Ｌ２３、Ｌ５２〜Ｌ５４は、光学機能面１２に受光され易い光束Ｌ２４、Ｌ４２Ｌ４４とは逆側に傾斜した方向から単位レンズ３０に入射する光束Ｌ２３、Ｌ５２、Ｌ５３、Ｌ５４となる。このように、光学機能面１２を太陽電池パネル５０のパネル面に対して傾斜させることにより、太陽電池パネル５０による発電が行われる方向の角度範囲である第１角度範囲ＡＲ１及び光学機能面１２による光学機能が発現される第２角度範囲ＡＲ２を効果的に広角化させることができる。また、光学機能面１２を太陽電池パネル５０のパネル面に対して傾斜させる角度を調整することにより、第１角度範囲ＡＲ１および第２角度範囲ＡＲ２を、高い自由度で調整することが可能となる。このような第１角度範囲ＡＲ１及び第２角度範囲ＡＲ２の調整又は広角化は、一般的に高価となる高屈折率材料を単位レンズ３０に用いることを必要とせず、単位レンズ３０に通常用いられる材料を使用すればよい。すなわち、材料面からのコスト上昇を来すことなく、第１角度範囲ＡＲ１及び第２角度範囲ＡＲ２の調整又は広角化を行うことができる。とりわけ、広い第１角度範囲ＡＲ１内の方向から光透過領域６０を通過するように太陽光が集められるため、時間帯や季節に応じて入射方向が変化しても、多くの太陽光を太陽電池パネル５０に導いて発電させることができる。
【００７７】
また、本実施の形態では、図２に示すように、各光学機能面１２の第１軸方向ｄ１において一側に位置する一端部１２ａは、当該光学機能面１２に対応する単位レンズ３０の先端部３２ａよりも第１軸方向ｄ１において一側に位置し、各光学機能面１２は、第１軸方向ｄ１において一側に位置する一端部１２ａが、第１軸方向ｄ１において他側に位置する他端部１２ｂよりも、太陽電池パネル５０の法線方向において単位レンズ３０に近接するように、当該太陽電池パネル５０のパネル面に対して傾斜している。光学機能面１２は、当該光学機能面１２の正面方向からくる光束Ｌ２４、Ｌ４２、Ｌ４３、Ｌ４４を受光し易いことから、太陽電池パネル５０の法線方向に対して第１軸方向ｄ１における他側に傾斜した方向から単位レンズ３０に入射する光束Ｌ２４、Ｌ４２、Ｌ４３、Ｌ４４を受光し易い。言い換えると、光学機能面１２から出射される光は、太陽電池パネル５０の法線方向に対して第１軸方向ｄ１における他側に傾斜した方向へ向かって単位レンズ３０から出射しやすくなる。一方、太陽電池パネル５０の法線方向に対して第１軸方向ｄ１における一側に傾斜した方向からの光束Ｌ２３、Ｌ５２、Ｌ５３、Ｌ５４は、光学機能面１２となす角度が小さい方向から本体部４０内を進行するため、光学機能面１２に遮られ難い。この光学機能面１２に遮られ難い、太陽電池パネル５０の法線方向に対して第１軸方向ｄ１における一側に傾斜した方向からの光、言い換えると第１軸方向ｄ１において他側に進みながら太陽電池複合体１０へ入射する光束Ｌ２３、Ｌ５２、Ｌ５３、Ｌ５４は、光透過領域６０を透過して太陽電池パネル５０にて受光され易くなる。
【００７８】
つまり、上記の形態によれば、太陽電池パネル５０の発電機能が発揮されるようになる方向の角度範囲である第１角度範囲ＡＲ１と、光学機能面１２からの光学機能が発現されるようになる方向の角度範囲である第２角度範囲ＡＲ２とが、太陽電池パネル５０の法線方向を基準として区分けされやすくなる。言い換えると、第１角度範囲ＡＲ１と第２角度範囲ＡＲ２とが、重なり合いにくくなる。これにより、第１角度範囲ＡＲ１及び第２角度範囲ＡＲ２をそれぞれ有効に広角化させることができる。
【００７９】
このように第１角度範囲ＡＲ１と第２角度範囲ＡＲ２との重なり合いが少なくなれば、さらには第１角度範囲ＡＲ１と第２角度範囲ＡＲ２とを切り分けることが可能となれば、太陽電池パネル５０の発電機能および光学機能面１２からの光学機能が、互いに悪影響を及ぼすことなく、より有効に発揮されるようになる。本実施の形態においては、光学機能面１２に付与された表示対象１３を観察している際に、光透過領域６０を介して太陽電池パネル５０が表示対象１３とともに観察されることを抑制することが可能となる。この場合、表示対象１３の視認性や表示対象１３の意匠性を改善することができる。
【００８０】
とりわけ、本実施の形態による太陽電池複合体１０では、光透過領域６０から太陽電池パネル５０に導かれるようになる太陽電池複合体１０への入射方向の角度範囲である第１角度範囲ＡＲ１を鉛直方向における上側に傾斜した方向、及び、水平方向に設定し、光学機能面１２からの光学機能が発現されるようになる第２角度範囲ＡＲ２を鉛直方向における下側に傾斜した方向に設定している。この場合、典型的な利用として想定される表示板としての用途において太陽電池複合体１０を目線よりも高い位置に設置する場合に好適である。観察者は、鉛直方向における上側に見上げながら太陽電池複合体１０を観察するため、第２角度範囲ＡＲ２から光学機能面１２に付与された表示対象１３を観察することができる。一方、太陽光は、時間帯や季節に応じて入射方向が変化するが、鉛直方向における下側に傾斜した方向、あるいは、略水平方向に進みながら単位レンズ３０に入射する。このため、太陽光は、時間帯や季節に応じて入射方向が変化しても、第１角度範囲ＡＲ１からレンズ面３１に入射して光透過領域６０を介して太陽電池パネル５０に向かうことができる。したがって、このような形態によれば、太陽光での発電および表示対象１３の表示を効果的に両立させることができる。
【００８１】
とりわけ、本実施の形態によれば、光学機能面１２は、表示対象１３を表示するための表示面である。上述のように、本実施の形態によれば、広い第２角度範囲ＡＲ２内で、光学機能面１２からの光学機能が発揮されるようになるため、広い視野角から安定して光学機能面１２に付与された表示対象１３を観察することができる。したがって、観察者は、優れた視認性で表示対象１３を観察することができ、且つ、優れた意匠性で表示対象１３を表示することができる。
【００８２】
また、本実施の形態によれば、図４に示す主切断面において、太陽電池パネル５０は、１つの単位レンズ３０に当該単位レンズ３０の光軸ｏｄに沿って入射した平行光束Ｌ２１、Ｌ２２の、当該太陽電池パネル５０への入射領域Ｓ１、Ｓ２の第１軸方向ｄ１の幅が、単位レンズ３０の第１軸方向ｄ１における幅Ｗよりも広くなるように配置されている。このような形態によれば、各単位レンズ３０の光軸ｏｄに沿って平行光束Ｌ２１、Ｌ２２が入射したときに、各単位レンズ３０に入射する平行光束Ｌ２１の太陽電池パネル５０への入射領域Ｓ１が単位レンズ３０の第１軸方向ｄ１における幅Ｗよりも広くなる。このため、一の単位レンズ３０に入射する平行光束Ｌ２１の太陽電池パネル５０への入射領域Ｓ１と、当該一の単位レンズ３０に隣り合う他の単位レンズ３０に入射する平行光束Ｌ２２の太陽電池パネル５０への入射領域Ｓ２と、の間の間隔を極めて小さくすることができる。加えて、単位レンズ３０の光軸ｏｄに対して傾斜した第１角度範囲ＡＲ１内の方向から単位レンズ３０に入射する平行光束Ｌ２３が収束する集光領域Ｐ１が、焦点ｆｐよりも単位レンズ３０に近接することから、各単位レンズ３０の光軸ｏｄに対して傾斜した第１角度範囲ＡＲ１内の方向から単位レンズ３０に入射する平行光束Ｌ２３の太陽電池パネル５０への入射領域Ｓ３も、単位レンズ３０の光軸ｏｄに沿って入射した平行光束Ｌ２１、Ｌ２２の、太陽電池パネル５０への入射領域Ｓ１、Ｓ２と同様に広くなる。これらのことから、第１角度範囲ＡＲ１内の方向から太陽電池複合体１０に平行光束Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ５２〜５４が入射したときに、受光する太陽電池パネル５０の照射されない部分を極めて小さくすることができ、太陽電池パネル５０の出力の低減をさらに抑制することができる。
【００８３】
とりわけ、実施の形態によれば、図４に示す主切断面において、１つの単位レンズ３０に当該単位レンズ３０の光軸ｏｄに沿って入射した平行光束Ｌ２１の、当該太陽電池パネル５０への入射領域Ｓ１が、当該１つの単位レンズ３０に隣り合う他の１つの単位レンズ３０に、当該他の単位レンズ３０の光軸ｏｄに沿って入射した平行光束Ｌ２２の、当該太陽電池パネル５０への入射領域Ｓ２と重なるように、太陽電池パネル５０が配置されている。このような形態によれば、各単位レンズ３０の光軸ｏｄに沿って平行光束Ｌ２１、Ｌ２２が入射したときに、一の単位レンズ３０に入射する平行光束Ｌ２１の太陽電池パネル５０への入射領域Ｓ１と、当該一の単位レンズ３０に隣り合う他の単位レンズ３０に入射する平行光束Ｌ２２の太陽電池パネル５０への入射領域Ｓ２と、が重なる。加えて、単位レンズ３０の光軸ｏｄに対して傾斜した第１角度範囲ＡＲ１内の方向から単位レンズ３０に入射する平行光束Ｌ２３が収束する集光領域Ｐ１が、焦点ｆｐよりも単位レンズ３０に近接することから、各単位レンズ３０の光軸ｏｄに対して傾斜した第１角度範囲ＡＲ１内の方向から単位レンズ３０に入射する平行光束Ｌ２３の太陽電池パネル５０への入射領域Ｓ３も、単位レンズ３０の光軸ｏｄに沿って入射した平行光束Ｌ２１、Ｌ２２の、太陽電池パネル５０への入射領域Ｓ１、Ｓ２と同様に広くなる。これらのことから、第１角度範囲ＡＲ１内の方向から太陽電池複合体１０に平行光束Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ５２〜５４が入射したときに、受光する太陽電池パネル５０の略全領域を照射することができ、太陽電池パネル５０の出力の低減を極めて効果的に抑制することができる。
【００８４】
また、本実施の形態によれば、前記主断面において、光学機能面１２は、単位レンズ３０の光軸ｏｄに沿って当該単位レンズ３０に入射する平行光束Ｌ２１、Ｌ２２が太陽電池パネル５０に到達するまでに通る光路からずれて配置されている。この場合、少なくとも単位レンズ３０の光軸ｏｄに沿って当該単位レンズ３０に入射した太陽電池パネル５０に到達すべき平行光束Ｌ２１、Ｌ２２が、光学機能面１２によって遮られることはない。このため、少なくとも単位レンズ３０の光軸ｏｄに沿って当該単位レンズ３０に平行光束Ｌ２１、Ｌ２２が入射した場合において、太陽電池パネル５０の発電機能が発揮されるようになる方向の角度範囲である第１角度範囲ＡＲ１と、光学機能面１２からの光学機能が発現されるようになる方向の角度範囲である第２角度範囲ＡＲ２とを、より明瞭に区分けすることに寄与する。
【００８５】
また、本実施の形態によれば、第１軸方向ｄ１に配列された複数の反射面１５をさらに備え、反射面１５は、光学機能面１２と重ねられるようにして配置され、光学機能面１２が、単位レンズ３０の側を向き、反射面１５が、太陽電池パネル５０の側を向いている。このような形態によれば、本体部４０の法線方向ｎｄに対して第１軸方向ｄ１における一側に極めて大きく傾斜した方向から光透過領域６０に進入した光束Ｌ５５が、当該光透過領域６０と隣り合う光学機能面１２に向かっていく場合であっても、反射面１５で反射して太陽電池パネル５０に向かっていくことができる。したがって、反射面１５を設けることにより、太陽電池パネル５０に導かれるようになる太陽電池複合体１０への入射方向の角度範囲である第１角度範囲ＡＲ１をさらに広角化し、より多くの光を太陽電池パネル５０に集めることができる。
【００８６】
さらに、本実施の形態によれば、複数の単位レンズ３０は、第１軸方向ｄ１に互いから離間して配置され、第１軸方向ｄ１に隣り合う二つの単位レンズ３０の間に、単位レンズ３０とともに太陽電池複合体１０の表面１０ａをなす接続面３８が設けられている。接続面３８を設けることによって、法線方向ｎｄに対して大きく傾斜した方向に進む光に対する隣接レンズの「けられ」を少なくすることができる。
【００８７】
とりわけ本実施の形態において、接続面３８は、太陽電池複合体１０のパネル面に沿って延びている。また、光学機能面１２は、太陽電池複合体１０のパネル面に沿って接続面３８からずれて配置されている。このような形態によれば、図２に示すように、接続面３８を介して太陽電池複合体１０に入射する光Ｌ２５が、光透過領域６０を通過し得る。したがって、これらの光Ｌ２５も、太陽電池パネル５０での発電に利用することが可能となる。
【００８８】
≪変形例≫
なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いるとともに、重複する説明を省略する。
【００８９】
上述した実施の形態では、図２に示すように、複数の光学機能面１２が、本体部４０内で太陽電池パネル５０のパネル面に対して傾斜して配置されている例を示したが、光学機能面１２の配置はこのような例に限定されない。図１１に、光学機能面１２の他の配置例を示す。図１１に示す例では、複数の光学機能面１２は、本体部４０の第２主面４０ｂに位置している。複数の光学機能面１２は、単位レンズ３０の配列方向である第１軸方向ｄ１に沿って配列されている。各光学機能面１２は、当該光学機能面１２が対応する一つの単位レンズ３０に対向して位置している。図１１に示すように、各光学機能面１２は、対応する単位レンズ３０と法線方向ｎｄに沿って少なくとも部分的に対面するようにして、配置されている。図１１に示す形態では、光学機能面１２は、単位レンズ３０と同様に、配列方向である第１軸方向ｄ１と交差する方向、より厳密には、第１軸方向ｄ１と直交する第２軸方向ｄ２に直線状に延びている。
【００９０】
各光学機能面１２は、太陽電池パネル５０のパネル面に沿って配置されている。すなわち、各光学機能面１２は、太陽電池パネル５０の法線方向、言い換えると、対応する単位レンズ３０の光軸ｏｄに対して直交している。図１１に示す形態では、各光学機能面１２は、単位レンズ３０の光軸ｏｄよりも第１軸方向ｄ１における一側に位置している。
【００９１】
図１１に示された太陽電池複合体の主切断面において、光学機能面１２の第１軸方向ｄ１における一側の端部である一端部１２ａは、当該光学機能面１２に対応する単位レンズ３０のレンズ面３１の第１軸方向ｄ１における一側の基端部３２ｂと、第１軸方向ｄ１において同一位置に位置している。また、図１３に示された太陽電池複合体の主切断面において、光学機能面１２の第１軸方向ｄ１における他側（下側）に位置する他端部１２ｂは、当該光学機能面１２に対応する単位レンズ３０のレンズ面３１の先端部３２ａよりも、第１軸方向ｄ１において一側に位置している。
【００９２】
また、図１１に示す形態では、隣り合う２つの光学機能面１２の間に位置する光透過領域６０は、隣り合う２つの光学機能面１２の間に位置する空間によって構成されている。
【００９３】
さらに、図１１に示す主切断面において、太陽電池パネル５０は、単位レンズ３０の光軸ｏｄに沿って入射する平行光束Ｌ２２１が収束する焦点ｆｐよりも、単位レンズ３０から離間した位置に配置されている。図示する例では、図１１に示す主切断面において、太陽電池パネル５０は、１つの単位レンズ３０に当該単位レンズ３０の光軸ｏｄに沿って入射した平行光束Ｌ２２１の、当該太陽電池パネル５０への入射領域が、当該１つの単位レンズ３０に隣り合う他の１つの単位レンズ３０に、当該他の単位レンズ３０の光軸ｏｄに沿って入射した平行光束の、当該太陽電池パネル５０への入射領域と重なるように配置されている。
【００９４】
このような変形例によっても、或る角度範囲ＡＲ１内の方向から単位レンズ３０に入射した光束Ｌ２２１、Ｌ２２２が、隣り合う２つの光学機能面１２の間に位置する光透過領域６０を通過するように集められる。光透過領域６０を通過するように集められた光束Ｌ２２１、Ｌ２２２は、集光領域にて集光した後に拡がった状態で太陽電池パネル５０に到達する。このため、第１角度範囲ＡＲ１から太陽電池複合体１０に入射した光束Ｌ２２１、Ｌ２２２は、太陽電池パネル５０の広い領域に到達することができる。これにより、太陽電池パネル５０の照射されない部分を減らすことができ、太陽電池パネル５０の出力の低減を抑制することができる。また、太陽電池パネル５０の入光面５０ａが外部に露出していないため、太陽電池パネル５０を目立たなくさせることができる。これらのことから、本実施の形態によれば、周囲の環境との調和を図ると共に、外光の入射方向が大きく変化しても安定して発電可能な太陽電池複合体１０が提供される。
【００９５】
加えて、或る角度範囲ＡＲ１とは異なる別の角度範囲ＡＲ２内の方向から単位レンズ３０に入射する光束Ｌ２２４は、光学機能面１２に集められる。これにより、光学機能面１２が、第２角度範囲ＡＲ２から太陽電池複合体１０へ入射する光に対して、或いは、第２角度範囲ＡＲ２へ向けて太陽電池複合体１０から出射する光に対して何らかの光学機能を発揮することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１０    太陽電池複合体
１０ａ  表面
１２    光学機能面
１２ａ  一端部
１２ｂ  他端部
１３    表示対象
１５    反射面
２０    光制御シート
２５    レンズ部
３０    単位レンズ
３１    レンズ面
３２ａ  先端部
３２ｂ  基端部
３８    接続面
４０    本体部
５０    太陽電池パネル
５０ａ  入光面
６０    光透過領域
ｄ１    第１軸方向
【図１】
2015164369.tif 000004
【図２】
2015164369.tif 000005
【図３】
2015164369.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015164369.tif 000010
【図８】
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【図９】
2015164369.tif 000012
【図１０】
2015164369.tif 000013
【図１１】
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