(57)【要約】【課題】光軸中心及び焦点距離のずれが生じない、信頼性の高い光学装置を得る。【解決手段】集光素子１と太陽電池セル６との間隔が集光素子１の焦点距離に相当し、太陽電池セル６の中心が集光素子１の光軸中心と重なる位置関係で、集光素子１と太陽電池セル６とが、サブストレイト５に固定されている。【選択図】図１
2017011065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光素子と、入射光を前記受光素子に集光する集光素子と、サブストレイトとを備え、
前記受光素子と前記集光素子との間隔が前記集光素子の焦点距離に相当し、前記受光素子の中心が前記集光素子の光軸中心と重なる位置関係で、前記受光素子と前記集光素子とが、前記サブストレイトに固定されている光学装置。
【請求項２】
前記受光素子が、太陽電池セルであり、
前記集光素子が、入射された太陽光を前記太陽電池セルに集光するフレネルレンズである請求項１に記載の光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集光素子と受光素子とを備える光学装置に関する。
本発明は、例えば、宇宙用の集光型太陽電池パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
集光型太陽電池パネルは、太陽光等の光エネルギーを電気エネルギーに変換する受光素子である太陽電池セルと、光を集める集光素子から構成される。
集光型太陽電池パネルは、一般的な平面型太陽電池パネルに比べ、より有効に光エネルギーを電気エネルギーに変換することができる。
また、集光型太陽電池パネルはパネル受光面に入射される太陽光を集光素子によって絞り込むため、太陽電池パネル自体の受光面積に比べ、太陽電池セルの受光面積は小さくなる。
これにより、比較的高価な太陽電池セルに掛かる材料費用を低減することが可能になる。
【０００３】
特許文献１には、太陽電池パネルの発生電力を向上させるために、太陽電池パネルの受光面側にパンタグラフを用いた集光素子展開装置が設けられた構成が開示されている。
【０００４】
図４は、特許文献１のパンタグラフを用いた集光素子展開装置を太陽電池パネルの受光面側に配した集光型太陽電池パネルの概念図である。
フレネルレンズのような集光素子１およびその集光素子１を展開させる集光素子展開装置１０、太陽電池セル６および太陽電池セル６を機械的に保持するサブストレイト５から構成される。
図４に示す集光型太陽電池パネルは、例えば、人工衛星に搭載される、
【０００５】
図４（ａ）は、人工衛星の打ち上げから太陽電池アレイが展開される直前までの状態を示す。
集光素子展開装置１０は収納状態であるため、太陽電池パネルのサブストレイト５に配している太陽電池セル６と近接している。
図４（ｂ）は、太陽電池アレイの展開後に、さらに集光素子展開装置１０が動作した状態を示す。
集光素子展開装置１０によって、集光素子１の光軸中心が太陽電池セル６の中心と重なるようになる。
また、集光素子１と太陽電池セル６との間隔が拡がり、その間隔が集光素子１の焦点距離になるように設定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−２０２４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
人工衛星の電力供給は、人工衛星内部に内蔵しているバッテリーまたは太陽電池パネルによるため、仮に太陽電池パネルに異常があると、人工衛星の寿命を著しく損なう危険がある。
そのため、太陽電池パネルには高い信頼性が求められる。
前述のパンタグラフを用いた集光展開装置は打ち上げ時の振動、音響または軌道上の熱環境に曝されることによって、完全に展開しない状態が発生すると、光軸中心または焦点距離がずれることにより大幅な電力低下を発生する恐れがある。
したがって、特許文献１の集光型太陽電池パネルは、一般的な平面型太陽電池パネルに比べ、信頼性が低いという課題がある。
【０００８】
本発明は、このような課題を解決することを主な目的としており、光軸中心及び焦点距離のずれが生じない、信頼性の高い光学装置を得ることを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る光学装置は、
受光素子と、入射光を前記受光素子に集光する集光素子と、サブストレイトとを備え、
前記受光素子と前記集光素子との間隔が前記集光素子の焦点距離に相当し、前記受光素子の中心が前記集光素子の光軸中心と重なる位置関係で、前記受光素子と前記集光素子とが、前記サブストレイトに固定されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、受光素子と集光素子との間隔が集光素子の焦点距離に相当し、受光素子の中心が集光素子の光軸中心と重なる位置関係で、受光素子と集光素子とがサブストレイトに固定されている。
このため、本発明によれば、光軸中心及び焦点距離のずれが発生せず、信頼性の高い光学装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係る集光型太陽電池パネルの断面図である。
【図２】実施の形態１に係る集光型太陽電池パネルに用いる絶縁性平板および太陽電池セルの部品図である。
【図３】実施の形態１に係る集光型太陽電池パネルに用いる太陽電池セル集成品の部品図である。
【図４】従来の集光型太陽電池パネルの概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態に係る集光型太陽電池パネルの断面図である。
本実施の形態に係る集光型太陽電池パネルは、集光素子を太陽電池パネルの受光面に持つ。
図１において、集光素子１は、好適にはフレネルレンズである。
集光素子１は、入射された入射光（太陽光）を、後述する太陽電池セル６に集光する。
フレーム２は、集光素子１を機械的に保持する。
太陽電池セル集成品３には、太陽電池セル６が含まれる。
太陽電池セル６は、受光素子の例であり、太陽光を受光し、電力を発生させる。
ワイヤー４は、太陽電池セル集成品３同士を電気的に連結する。
サブストレイト５は、フレーム２および太陽電池セル集成品３を機械的に保持する構造物である。
集光素子１と太陽電池セル６とがサブストレイト５で固定されている構成を光学装置という。
【００１３】
集光素子１は接着剤などによってフレーム２に装着されている。
また、フレーム２はサブストレイト５に接着剤などで固定されている。
サブストレイト５には擂り鉢状の穴加工が施されており、前述の集光素子１が装着されたフレーム２がこの穴を塞ぐように固定されている。
【００１４】
太陽電池セル集成品３は、サブストレイト５に施された擂り鉢状のもう一方の穴を塞ぐにように接着剤などによって固定されている。
図２は、太陽電池セル集成品３の部品図である。
図２（ａ）は、太陽電池セル６とその太陽電池セル６を機械的に保持する絶縁性平板７の上面図であり、図２（ｂ）は、Ａ−Ａ断面図である。
太陽電池セル６は、受光面に光が入射されることで発電するが、漏電を防ぐために高い絶縁性を持つ絶縁性平板７に接着されている。
【００１５】
本実施の形態に係る集光型太陽電池パネルでは、太陽からの入射光（太陽光）が集光素子１によって凝集され、その集光がサブストレイト５の擂り鉢状の穴を通過して、太陽電池セル集成品３に配されている太陽電池セル６に照射される構造となる。
この際、集光素子１の光軸中心が太陽電池セル６の中心に来るように配置され、集光素子１と太陽電池セル６との間隔が軌道上で集光素子１の焦点距離となるように設計されている。
つまり、本実施の形態に係る集光型太陽電池パネルでは、太陽電池セル６（受光素子）と集光素子１との間隔が集光素子１の焦点距離に相当し、太陽電池セル６の中心が集光素子１の光軸中心と重なる位置関係で、太陽電池セル６と集光素子１とが、サブストレイト５に固定されている。
【００１６】
図３は、太陽電池セル集成品３の詳細図である。
金属平板などで構成される連結金具８には、太陽電池セル６の電極と接続しているコネクタ９が電気的に接続されている。
また、連結金具８は絶縁性平板７に接着剤などで固定されている。
太陽電池セル６は、コネクタ９によって連結金具８に接続される。
そして、図１に示すように、互いに隣接する太陽電池セル集成品３の連結金具８をワイヤー４で電気的に接続することで、電気回路を構成し、発生した電力を、人工衛星側に所望する電力を供給することができる。
【００１７】
以上のように、本実施の形態によれば、集光素子の光軸中心や焦点距離を製造フェーズで合わせこむことが可能であり、かつ軌道上で光軸中心や焦点距離がずれるリスクを低減できることができる。
【００１８】
また、本実施の形態によれば、前述のような集光素子展開装置を必要としないため、軌道上での信頼性は集光素子展開装置を用いた太陽電池パネルよりも高い。
【００１９】
また、本実施の形態によれば、集光素子展開装置を使用しないため、集光素子の光学的な技術を除けば、一般的な平面型太陽電池パネルに適用されている技術を転用することが可能である。
よって、集光型太陽電池パネルの製造着手に必要な要素技術の開発期間を大幅に削減できる。
【符号の説明】
【００２０】
１  集光素子、２  フレーム、３  太陽電池セル集成品、４  ワイヤー、５  サブストレイト、６  太陽電池セル、７  絶縁性平板、８  連結金具、９  コネクタ、１０  集光素子展開装置。
【図１】
2017011065.tif 000003
【図２】
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【図３】
2017011065.tif 000005
【図４】
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