フレネルレンズシート、その製造方法およびそれに用いるスタンパの製造方法並びにフレネルレンズシートを含む太陽光発電装置
【課題】精度よく位置決めされて配列された多眼フレネルレンズから構成されるフレネルレンズシートを提供すること。
【解決手段】 各フレネルレンズ１０は多角形からなり、互いのフレネルレンズが隣接して配列されることによりフレネルレンズ群１００として配列される。少なくとも一つの領域におけるピッチＰ１が３００μｍ以下である細ピッチ領域１（Ｒ）を含み、細ピッチ領域１（Ｒ１）の半径内側に隣接する領域を領域２（Ｒ２）と、半径外側に隣接する領域を領域３（Ｒ３）とピッチがそれぞれ２０％以上異なっている。また、細ピッチ領域１のフレネルレンズを構成する円弧または円周の少なくとも一つは、多角形を構成する少なくとも１辺に内接するか又は多角形を構成する少なくとも一辺を横切っている（Ｔ）。
【解決手段】 各フレネルレンズ１０は多角形からなり、互いのフレネルレンズが隣接して配列されることによりフレネルレンズ群１００として配列される。少なくとも一つの領域におけるピッチＰ１が３００μｍ以下である細ピッチ領域１（Ｒ）を含み、細ピッチ領域１（Ｒ１）の半径内側に隣接する領域を領域２（Ｒ２）と、半径外側に隣接する領域を領域３（Ｒ３）とピッチがそれぞれ２０％以上異なっている。また、細ピッチ領域１のフレネルレンズを構成する円弧または円周の少なくとも一つは、多角形を構成する少なくとも１辺に内接するか又は多角形を構成する少なくとも一辺を横切っている（Ｔ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂成形により形成されるフレネルレンズシート、特に太陽光発電装置に用いられるフレネルレンズシートに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自然エネルギーの利用が注目されている。そのひとつに太陽光を利用する太陽電池（ソーラセル）による発電がある。
【０００３】
またソーラセルの発電量を増加させるため、反射鏡やレンズを組み合わせてソーラセルに集光する装置も提案されている（例えば、特許文献１，２参照。）。
【０００４】
例えば特許文献１によれば、平面視で四角形、五角形、及び六角形の少なくとも一つの形状に成形したフレネルレンズを隙間無く隣接させることにより多数の集光用フレネルレンズを同一平面上に配設し、各フレネルレンズの集光位置にソーラセルを配設した集光装置付きの太陽光発電装置が公開されている。このような集光装置付の太陽光発電装置ではレンズの組立て誤差等によってレンズの向きや位置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損なわれる。
【０００５】
また、特許文献２によれば、集光レンズと太陽電池の間に二次集光器を設けて、集光レンズから射出される光が本来の位置から多少ずれても、二次集光器の内部で反射させることによって上記光を太陽電池の受光面へ常に確実に入射させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−０２６８００号
【特許文献２】特開２００１−１４８５０１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
フレネルレンズの成形は、一般に旋盤によって金属板を切削した金属成形型を用い、プレス成形、射出成形などの転写成形などの樹脂成形による成形方法が採用される。これにより、特許文献１に開示される図１に記載のような、多数の集光用フレネルレンズが同一平面上に配設されたフレネルレンズ群（または多眼フレネルレンズ）（このフレネルレンズ群又は多眼フレネルレンズを、以下に説明する本発明では単に「フレネルレンズシート」と呼称する。）が製造される。
【０００８】
ここで、特許文献１に開示されるように、多数の集光用フレネルレンズが同一平面上に隣接して配設させる方法をタイリングと一般には呼称されている。この特許文献１においては、タイリングする手法の詳細については開示されていないが、タイリングするに際して、個々のフレネルレンズを樹脂成形した後、これらを隙間無く配列する方法を採用することもできる。
【０００９】
しかしながら、樹脂成形により形成された多数のフレネルレンズ同士をタイリングして多眼フレネルレンズを製造する方法に比べて、多眼フレネルレンズ型を作製し、互いのフレネルレンズがタイリングされた多眼フレネルレンズ（フレネルレンズシート）が一度の成形により形成する製造方法の方が、成形の効率の点で好ましいと考えられる。
【００１０】
ここで、このような多眼フレネルレンズ型の製造には金属板を切削した金属成形型を多数連結してもよいが、金属成形型の製造には時間を要する。そこで１個の金属成形型から複数の２次成形型を転写製造し、それらを連結する事が製造効率の点で好ましいと考えられる。
【００１１】
このような工程を考慮した場合、それぞれのソーラセルの面積は小さい方がコストの点で好ましいため、多眼フレネルレンズの個々のレンズはその集光位置をそれぞれのソーラセル位置に対して正確に一致させる必要が生じる。そのため、個々のフレネルレンズあるいはフレネルレンズ成形型を効率よく、寸法を精密に切断し、さらに精度よく位置決めしてタイリングする技術が想定される。
【００１２】
しかしながら、個々のフレネルレンズあるいはフレネルレンズ成形型の寸法を精密に切断し、さらに精度よく位置決めしてフレネルレンズあるいはフレネルレンズ成形型を配列させる、効率の良い技術は確立されていない。
【００１３】
そこで、本発明は、精度よく位置決めされて配列された多眼フレネルレンズから構成されるフレネルレンズシート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】
【００１４】
フレネルレンズは、通常のレンズを同心円状の領域に分割し厚みを減らしたレンズである。このようなフレネルレンズでは、表面に「のこぎり状の断面」を持つが、その同心円のピッチを変えても厚みに多少の変更が生じる場合があることを除いては太陽光発電装置の集光装置に用いる目的では、実質的に遜色のない同一機能を備えたフレネルレンズとすることができることに着目した。
【００１５】
すなわち、本発明者等は、フレネルレンズ群（多眼フレネルレンズ）を構成する個々のフレネルレンズ（以下、個々の単位をユニットと呼称する場合がある。）の同心円のピッチを変えることによりこのピッチの変更位置を切り出しや配列工程（タイリング工程）における目印として利用できるのでは無いかと考えた。
【００１６】
そこで、同心円のピッチを変えてフレネルレンズユニット（またはフレネルレンズユニット型）を作製すれば、どこに切り出すべき位置があるかの確認が容易となる。また、切り出すべき位置のピッチを一定幅以下とすることにより、切り出し工程（Ｓ３）における精度が確保できる。
【００１７】
そこで、本発明者等は、太陽光発電装置に利用できる複数の集光用のフレネルレンズの位置合わせが簡易に行える条件について鋭意研究を重ねた結果、本発明に到達した。
【００１８】
すなわち本発明に係るフレネルレンズは、隣接する互いのピッチＰが異なる複数の領域を備えるとともに、少なくとも一つの領域におけるピッチＰ１は、３００μｍ以下である細ピッチ領域１を含み、前記細ピッチ領域１の半径内側に隣接する領域を領域２とし、前記細ピッチ領域１の半径外側に隣接する領域を領域３としたとき、前記細ピッチ領域１におけるピッチＰ１は、前記領域２におけるピッチＰ２及び、前記領域３におけるピッチＰ３とはそれぞれ２０％以上異なることを特徴とする。
【００１９】
このようなフレネルレンズを用いれば、フレネルレンズを所定の多角形状に切り出す際に、異なるピッチの同心円または円弧を目印として精度良く切断することができる。また、この多角形状に切り出す際の切り出し線が、異なるピッチの同心円または円弧に内接するかまたは横断する位置を、フレネルレンズ同士を隣接する際の位置合わせの目印とすることができる。これにより、フレネルレンズ同士を隣接接合させることが容易となり、かつ、フレネルレンズ同士を精度よく隣接配設させることができる。
【００２０】
また、本発明に係るフレネルレンズシートは、樹脂成形により形成された複数の集光用のフレネルレンズが互いに隣接して配列されたフレネルレンズ群からシート状に形成されたフレネルレンズシートであって、
前記各フレネルレンズは多角形からなり、前記複数のフレネルレンズの各々は、隣接する互いのピッチＰが異なる複数の領域を備えるとともに、少なくとも一つの領域におけるピッチＰ１は、３００μｍ以下である細ピッチ領域１を含み、前記細ピッチ領域１の半径内側に隣接する領域を領域２とし、前記細ピッチ領域１の半径外側に隣接する領域を領域３としたとき、前記細ピッチ領域１におけるピッチＰ１は、前記領域２におけるピッチＰ２及び、前記領域３におけるピッチＰ３とはそれぞれ２０％以上異なり、かつ、前記細ピッチ領域１におけるフレネルレンズを構成する円弧または円周の少なくとも一つは、前記多角形を構成する少なくとも１辺に内接するか又は前記多角形を構成する少なくとも一辺を横切ることを特徴とする。
【００２１】
このようなフレネルレンズシートでは、複数のフレネルレンズの各々の焦点位置近傍にそれぞれ太陽電池セルの受光面または太陽電池用の二次集光器の受光面を配設することにより、太陽光発電装置として利用できる。
【００２２】
ここで、前記ピッチＰ２又はＰ３は、２００μｍ以上、５ｍｍ以下の範囲内から選択されることが好ましい。
【００２３】
また、前記細ピッチ領域１の最外周半径と最内周半径との差ΔＲは細ピッチ領域１にお
けるピッチＰ１の２倍以上であることが好ましい。
【００２４】
また、前記細ピッチ領域１のフレネルレンズ群の有効面内に占める面積は、フレネルレンズ群の有効面積の１０％以下とすることが好ましい。
【００２５】
また、前記領域２を含む内周部においてピッチは段階的あるいは連続的に異なっていてもよいが、前記細ピッチ領域１に隣接する領域２では、少なくとも前記ΔＲと同じ幅以上
の半径範囲でピッチＰ１と異なるピッチＰ２を有することが好ましい。
【００２６】
又本発明のフレネルレンズシートの製造方法は、前記多角形の一辺を切り出す切り出し工程（Ｓ３）を含み、かつ、該切り出し工程（Ｓ３）における切り出し線は、前記細ピッチ領域１を構成する同心円に内接するか又は横断することを特徴とする。
【００２７】
このようなフレネルレンズシートの製造方法の好ましい一例は、この切り出し工程（Ｓ３）において切り出される対象物は切り出し加工が簡易な材料により複製された表面にフレネルレンズまたはフレネルレンズ金型を形成するための凹凸面を有する複製物であるマスターユニットであり、切り出し工程（Ｓ３）により切り出された切り出し面は、互いの切断面が隣接するように配列されるマスタースタンパ形成工程（Ｓ４）により、表面にフレネルレンズ群またはフレネルレンズ群金型を形成するための凹凸面を有するマスタースタンパが形成され、該マスタースタンパ形成工程（Ｓ４）により得られたマスタースタンパを用いて少なくとも一回の電鋳工程を含むことにより前記フレネルレンズ群を樹脂成形により形成させるためのスタンパを複製するスタンパ複製工程を含んでいる。
【００２８】
また、このようなフレネルレンズシートの製造方法の好ましい一例は、金型製造用の基板表面に所定形状の刻印をして前記細ピッチ領域１〜領域３を満たすフレネルレンズの逆形状の凹凸面を備える金型ユニットを形成する金型ユニット形成工程（Ｓ１）、前記金型ユニット形成工程（Ｓ１）により形成された金型ユニットを用いて樹脂成形により多数の樹脂成形マスターユニットを成形する樹脂マスターユニット複製工程（Ｓ２）、前記樹脂マスターユニット複製工程（Ｓ２）により形成された多数の樹脂成形マスターユニットの各辺を切り出して該樹脂マスターユニットを多角形状とする切り出し工程（Ｓ３）、 互いの切断面が隣接するように配列されることにより、表面にフレネルレンズ群を形成するための凹凸面を有するマスタースタンパを形成するマスタースタンパ形成工程（Ｓ４）、該マスタースタンパ形成工程（Ｓ４）により得られたマスタースタンパを用いて少なくとも一回の電鋳工程を含むことにより前記フレネルレンズ群を樹脂成形により形成させるためのスタンパを複製するスタンパ複製工程、スタンパ複製工程により得られたスタンパを用いて樹脂成形により請求項１に記載の太陽光発電装置に用いられるフレネルレンズ群を樹脂成形する樹脂成形工程、の各工程を含み、前記切り出し工程（Ｓ３）における切り出し線は、前記細ピッチ領域１を構成する同心円に内接するか又は横断することを特徴とする。
【００２９】
また、本発明のフレネルレンズシートを樹脂成形するためのスタンパの製造方法は、金型製造用の基板表面に所定形状の刻印をして前記細ピッチ領域１〜領域３を満たすフレネルレンズの逆形状の凹凸面を備える金型ユニットを形成する金型ユニット形成工程（Ｓ１）、前記金型ユニット形成工程（Ｓ１）により形成された金型ユニットを用いて樹脂成形により多数の樹脂成形マスターユニットを成形する樹脂マスターユニット複製工程（Ｓ２）、前記樹脂マスターユニット複製工程（Ｓ２）により形成された多数の樹脂成形マスターユニットの各辺を切り出して該樹脂マスターユニットを多角形状とする切り出し工程（Ｓ３）、互いの切断面が隣接するように配列されることにより、表面にフレネルレンズ群を形成するための凹凸面を有するマスタースタンパを形成するマスタースタンパ形成工程（Ｓ４）、該マスタースタンパ形成工程（Ｓ４）により得られたマスタースタンパを用いて少なくとも一回の電鋳工程を含むことにより前記フレネルレンズ群を樹脂成形により形成させるためのスタンパを複製するスタンパ複製工程、の各工程を含み、前記切り出し工程（Ｓ３）における切り出し線は、前記細ピッチ領域１を構成する同心円に内接するか又は横断することを特徴とする。
【００３０】
ここで、前記マスタースタンパ形成工程（Ｓ４）は、前記切り出し工程（Ｓ３）を含んで形成されるとともに、 前記切り出し工程（Ｓ３）は、切り出すべき各辺の少なくとも一部において余剰領域を残して切断後、該余剰領域が長手方向に延設されるように隣接せつして配列させつつ複数のマスターユニットの切断面が互いに対向するように配設させるタイリングの後に、前記長手方向に隣接して配列された余剰領域を切断除去することもできる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明のフレネルレンズは多角形状であり、多角形の少なくとも１辺に内接する円弧の半径近傍の領域とそれに隣接する領域とでそのピッチが異なるため、フレネルレンズを所定の多角形状に切断する際、異なるピッチの同心円または円弧が目印となり、精度よく簡易に切断することができる。また、フレネルレンズを構成する同心円が切断された同心円の切断端部または同心円の円弧の一部が２つ以上のフレネルレンズをタイリングする際の位置合わせの目印となり、精度よく簡易にタイリングが行える。
【００３２】
これにより、多眼フレネルレンズを構成する個々のフレネルレンズの集光位置をそれぞれ正確に一致させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、本発明に係る太陽光発電装置に用いられるフレネルレンズ群（フレネルレンズシート）を樹脂成形する工程の一例を説明する工程図である。
【図２】図２は、図１のスタンパを形成する一工程としての樹脂マスターユニットから周辺を切断する工程を説明する図である。
【図３】図３は、樹脂マスターユニットをタイリングする場合に本発明に係る工程の一例を説明する図である。
【図４】図４は、本発明に係る樹脂マスターユニットの変形例の一例を説明する図である。
【図５】図５は、樹脂マスターユニットをタイリングする場合の変形例に係る工程の一例を説明する図である。
【図６】図６は、多数のフレネルレンズユニットがタイリングされて形成されたフレネルレンズ群、スタンパ又はスタンパマスターの全体構成の一例を平面図により説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００３５】
まず、図１は、本発明に係る太陽光発電装置に用いられるフレネルレンズ群を樹脂成形する工程の一例を説明する工程図である。
【００３６】
この実施の形態で説明する工程図は、金型ユニット形成工程（Ｓ１）、樹脂マスターユニット複製工程（Ｓ２）、切り出し工程（Ｓ３）、マスタースタンパ形成工程（Ｓ４）、スタンパ複製工程（Ｓ５）、樹脂成形工程（Ｓ６）を包含している。
【００３７】
ここで、金型ユニット形成工程（Ｓ１）では、金型製造用の基板表面に、詳細には、後述される細ピッチ領域１〜領域３を満たすような所定形状の刻印を複製するためのレンズの逆形状の凹凸面を備える金型ユニットを形成する金型製造工程（又は金型刻印工程）である。このような金型製造工程は、例えば、旋盤によって金属板を切削することにより得ることができる。その他、本発明においては、樹脂マスターユニット複製工程（Ｓ２）に用いることが可能な金型を製造できれば、金属板に限らず、いかなる素材でもよい。また、刻印による製造が一般的であるが、刻印によらずに形成してもよい。
【００３８】
次に、樹脂マスターユニット複製工程（Ｓ２）を説明する。本発明における樹脂マスターユニット複製工程（Ｓ２）は、切り出しが簡易にかつ正確に行える材料によりフレネルレンズまたはフレネルレンズ金型を形成するための凹凸面を有する複製物であるマスターユニット２０を形成する工程である。
【００３９】
一般に金型ユニット形成工程（Ｓ１）により所定形状の金型面を備える金型を製造するのは多大な労力と費用が必要なことから、本件発明の好ましい実施の形態では、所定形状の金型から多数のマスターユニットを複製することを提案している。
【００４０】
このため、この樹脂マスターユニット複製工程（Ｓ２）に用いる材料は、切り出しが行える材料であり、かつ、切り出した後の取扱や精度が良好であることも必要である。このような材料の一例は、樹脂成形であり、樹脂成形によれば、金型形状を容易に転写することができる。この工程における樹脂成形の手法は特には問わないが、例えば、後述する樹脂成形工程（Ｓ）の製造方法を包含する。この樹脂マスターユニット複製工程（Ｓ２）では、得られるマスターユニットの光学特性は不要であるので、透明な材料に限らない。また、複製法も限定されない。
【００４１】
ついで行われる切り出し工程（Ｓ３）の詳細は、本発明の本質に係り詳細には後述される。この工程においては、マスターユニットに形成されている細ピッチ領域１〜領域３における互いに異なるピッチＰ１〜Ｐ３を利用して、マスターユニットにおける多角形の形状に合わせた切り出し線の位置を特定することができる。また、後述する説明により明らかとなるとおり、この切り出し工程（Ｓ３）は、マスタースタンパ形成工程（Ｓ４）の工程遂行中に行われるのがよい場合もある。
【００４２】
つぎに、本発明においては、マスタースタンパ形成工程（Ｓ４）において、細ピッチ領域１に形成されている同心円の位置を目印にして、互いの隣接位置の位置合わせが行われつつ、配列位置が固定される。これにより、多数のマスターユニットが平面方向に配列されたスタンパを得ることができる。このマスターユニットの表面には、フレネルレンズ群またはフレネルレンズ金型群の表面に相当する刻印が施されている。
【００４３】
ついでスタンパ複製工程（Ｓ５）は、光ディスクのスタンパの複製法を応用した技術である。常法により、電鋳工程を含んでマスターユニットの表面に対象な凹凸面または同一な凹凸面を有する樹脂成形用のスタンパを得ることができる。この工程は、電鋳工程を含むので、表面の導電化処理工程、電鋳工程を含んで構成され、必要に応じて金型の背面にステンレスシートなどの補強体を貼付するなどしてスタンパ成形に備えるための強度等を備えるものとされる。
【００４４】
さらには、この複製スタンパの表面に剥離用の処理を施した後、再度電鋳処理をすることにより、複製スタンパとは凹凸が逆転した複製スタンパを得ることもできる。このような複製は、最初の刻印工程での金型表面がフレネルレンズの凹凸が逆転して刻印される場合に応用可能である。
【００４５】
得られたスタンパは、フレネルレンズを形成するための樹脂成形工程（Ｓ６）により本発明に係る多眼のフレネルレンズ（フレネルレンズ群）から構成されるフレネルレンズシートを一度に賦形させることができる。このような賦形方法には、射出成形、プレス成形、２Ｐ（Ｐｈｏｔｏ−ｐｏｌｙｍｅｒ）成形法など、凹凸パターンが精密に転写されてフレネルレンズとしての光学特性を備えることができる、一般的な大量生産品を製造することも可能である。
【００４６】
本発明において、マスタースタンパ形成工程（Ｓ４）に付される切り出した後のマスターユニット（切り出し後）１０は、多角形状である。多角形状がよい理由は、従来技術と同等であり、互いに隣接して配列させた場合の太陽光発電に用いるフレネルレンズ群として用いる場合の集光効率が良好となるからである。
【００４７】
このような多角形状は、例えば三角形、四角形、六角形が好ましく、中でも四角形、六角形がより好ましい。これにより、複数のフレネルレンズを隣接して配列させることによりタイリングを構成する場合、平面を有効に利用することができる。このような多角形状としては、各辺の長さが互いに実質的に等しい正方形、正三角形、正六角形が好ましい一例として挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００４８】
得られた多眼フレネルレンズより構成されるフレネルレンズシート１００は、例えば、図６に示すように、多数のフレネルレンズユニット１０が平面上に隣接配列されて一体成形により接合されて形成されている。このようなフレネルレンズシート（多眼フレネルレンズ）１００は、不図示の太陽光発電装置の所定位置に配設させることにより、個々のフレネルレンズユニット１０との焦点位置にそれぞれの太陽電池が位置決めされる。これにより、多眼フレネルレンズ１００と太陽電池と最適な位置合わせが容易に行うことができる。
【００４９】
ここで、多角形状が正方形である場合を例にとり、図面を参照しつつ本発明をさらに詳細に説明する。
【００５０】
なお、樹脂成形する際に用いる金型としてのスタンパ、またはこれにより樹脂成形された樹脂成形品、乃至はスタンパの製造工程で用いられるマスタースタンパなどの各部材においては、断面図により示す場合には凹凸が逆転する場合があっても、平面図においては、実質的に同一の平面図を構成する。以下の説明では、説明の簡略化のために、特に理のない限り、同一図面、同一番号を付して説明することがある。例えば、以下の図面において、符号１００を樹脂マスターの全体構成を説明する図とする場合には、それぞれの符号１０は、切り出し後の樹脂マスターユニットに相当する。また、符号１００を多眼フレネルレンズ（またはフレネルレンズシート）を説明する図とする場合には、それぞれの符号１０は、多眼フレネルレンズの構成要素としてのフレネルレンズユニットに相当する。
【００５１】
まず、図２に示すように、フレネルレンズユニット１０は切り出した後の形状が平面視正方形である。この図において、フレネルレンズユニット１０は、実線により示される平面視が正確に正方形である形状である。また、図２の二点鎖線は、切り出し前のマスターユニット２０の外径形状である。
【００５２】
ここで、このマスターユニット２０は、図１のステップ２の樹脂マスターユニット複製工程（Ｓ２）により複製されたものであり、切り出し工程（Ｓ３）に付された後のマスターユニット１０は、フレネルレンズユニット１０と平面視の図面上では同一図面となる。
【００５３】
この図２において、符号Ｒは領域を示し、また、符号Ｐは、フレネルレンズを平面図により表現した場合の同心円の頂点（又は凹点）の形状を示している。
【００５４】
ここで、細ピッチ領域１（Ｒ１）には、ピッチＰ１が３００μｍ以下である３本の同心円の円周Ｃ１１〜Ｃ１３が設けられている。また、この細ピッチ領域１（Ｒ１）に隣接する領域であって、半径内側に隣接する領域を領域２（Ｒ２）とし、この細ピッチ領域１（Ｒ１）に隣接する領域であって、半径外側に隣接する領域を領域３（Ｒ３）とする。ここで、領域２（Ｒ２）または領域３（Ｒ３）には、それぞれ領域１（Ｒ１）に位置する同心円のピッチＰ１に対して少なくとも２０％以上異なる（大きい）複数の同心円の円周Ｃ２またはＣ３がそれぞれ設けられている。これにより、細ピッチ領域１（Ｒ１）は、領域２（Ｒ２）および領域３（Ｒ３）とはピッチが大きく異なることにより、その位置が直ぐに視認できる。
【００５５】
また、ここで、細ピッチ領域１（Ｒ１）に位置する３本の円周Ｃ１１〜Ｃ１３の中で、中央に位置する円周Ｃ１２は、各辺１１〜１４にそれぞれ内接され、最外周に位置する円周Ｃ１３は、各辺１１〜１４により切断されている。これにより、細ピッチ領域１（Ｒ１）は、切り出し前のマスターユニット２０から切り出し後のマスターユニット１０を切り出す際の目印として機能する。また、このピッチＰ１が３００μｍ以下に刻まれていることにより、切り出しの精度を３００μｍ以下に刻まれたピッチＰ１を目安として高精度に維持することができ、これにより切り出し線の位置を常に一定に保つことができる。
【００５６】
このように切り出された後のマスターユニット１０では、フレネルレンズを形成する同心円の重心Ｏｇと同心円の中心Ｏｃとが一致している。このように、重心Ｏｇと同心円の中心Ｏｃとが一致すれば、図２に示すように、１辺（１１）に内接する円周Ｃ１２は、その重心Ｏｇと同心円の中心Ｏｃとが一致する事により、この一辺（１１）を含む全ての辺（１１〜１４）で円周Ｐ１２が内接する。また、この円周Ｃ１２よりも外側に位置する円周Ｐ１３は、いずれの辺（１１〜１４）においても切断されることになる。この円周Ｐ１３が各辺（１１〜１４）を横断するそれぞれ２点の端部を符号Ｔにより示す。
【００５７】
このようにその重心Ｏｇと同心円の中心Ｏｃとが一致すれば、切り出し工程（Ｓ３）の確実さ、容易さに加えて、マスタースタンパ形成工程（Ｓ４）における精度向上に寄与することを次に説明する。
【００５８】
このマスタースタンパ形成工程（Ｓ４）は、切断面の位置合わせを行いつつ複数のマスターユニット１０を平面上に隣接して配列させる工程（タイリング工程ともいう。）である。マスタースタンパ形成工程（Ｓ４）（タイリング工程）では、フレネルレンズの重心Ｏｇ乃至は中心Ｏｃの位置を正確に位置付けする必要がある。
【００５９】
ここで、上述の切り出し工程（Ｓ３）により切り出されたマスターユニット１０の２個を、隣接し合う各辺（ここでは辺１１と辺１３）に位置する端部Ｔを結ぶ線Ｌ´（図３の右拡大図参照。）が互いに平行となるように位置合わせを行えば、それぞれの重心Ｏｇ、中心Ｏｃ位置を結ぶ一点鎖線により示された中心線Ｌが線Ｌ´と平行となる。
【００６０】
これにより、隣接する端部Ｔの位置を目印として確認しつつ隣接するマスターユニット１０を配設させれば、正確に位置合わせを行える。また、このような目印となる端部Ｔが各辺（１１〜１４）のそれぞれに露出するように設計すれば良いことが判る。
【００６１】
また少なくとも１辺を横切る特定半径の細ピッチ領域１において、隣接する領域２および領域３とピッチが異なる場合、図３（左拡大図）に示すようにピッチが異なる円弧端部（辺を横切る部分）を目印として、隣り合う１対のフレネルレンズの位置を正確かつ効率的に配置する事ができる。
【００６２】
つぎに、フレネルレンズが長方形の場合を図４を参照しつつ説明する。なお、図３と同一乃至は均等な部位部材については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６３】
この図４において、短辺（１１、１３）に内接する円周Ｃ１２を含む細ピッチ領域１（領域Ｒ１）を設けるとともに、長辺（１２，１４）にも内接する円周Ｃ１２´を含む細ピッチ領域１´（Ｒ１´）を設ける。図３の例と同様に、各細ピッチ領域１（Ｒ１）及び細ピッチ領域１´（Ｒ１´）の内側にそれぞれ領域２（Ｒ２）及び領域２´（Ｒ２´）を設ける。また、図３の例と同様に、各細ピッチ領域１（Ｒ１）及び細ピッチ領域１´（Ｒ１´）の外側にそれぞれ領域３（Ｒ３）及び領域３´（Ｒ３´）を設ける。細ピッチ領域１（Ｒ１）及び細ピッチ領域１´（Ｒ１´）のピッチＰがそれぞれ３００μｍ以下を満たすこと、また、細ピッチ領域１（Ｒ１）及び細ピッチ領域１´（Ｒ１´）に隣接する他の領域のピッチをそれぞれ２０％以上異ならせることは図３の例と同様になるように設計する。
【００６４】
これにより、短辺（１１、１３）に露出した端部Ｔまたは長辺（１２，１４）に露出した端部Ｔ´，Ｔ´を目印として、左右または上下に隣接させて正確に位置合わせを行えることは容易に理解される。
【００６５】
ここで、フレネルレンズのピッチＰ１は、少なくとも１辺に内接する円弧の半径近傍、または少なくとも１辺を横切る特定の半径近傍である細ピッチ領域１においては３００μｍ以下である必要がある。これより大きいと、各辺の切断やタイリングの際に円弧を目印としても十分な精度が得られない（寸法精度は最大±３００μｍの誤差を生む）。２００μｍ以下、特に１００μｍ以下である事が精度を向上する上で一層好ましい。
【００６６】
ピッチＰ２およびＰ３は集光効率や太陽電池のサイズや金型の製造を考慮した好ましい数値が選択される。例えば２００μｍ以上、５ｍｍ以下である。
【００６７】
これより小さいと回折によって光を集光する効率が低下したり、金型の切削に要する時間が掛かり過ぎたりする場合がある。一方、５ｍｍを越えると太陽電池の寸法が例えば１０ｍｍ四方未満などと小さい場合には集光する効率が低下する場合がある。またフレネルレンズの凹凸が大きすぎ、樹脂成形による複製する場合の転写成形に問題を生じたりする場合がある。ピッチＰ２およびＰ３は３００μｍ以上３ｍｍ以下の範囲から選択するのがより好ましい。ここで、ピッチＰ２およびＰ３は同じであっても良いし、異なっていても良い。
【００６８】
フレネルレンズのピッチＰ１は、ピッチＰ２およびＰ３に対し、２０％以上異なる必要がある。これより差異が小さいと、ピッチを変化する事による目印としての効果が不十分となる場合がある。５０％以上異なる事が好ましい。２倍以上、特には３倍以上異なる事がより好ましい。異なる程度の上限は１００倍以下が好ましい。これより差異が大きいと、フレネルレンズの金型を切削するバイトや旋盤の精度と耐久性の両立が困難になったり、鋸歯状凹凸の大きさが異なりすぎるため、転写成形に問題が生じたりする場合がある。
【００６９】
本発明において、細ピッチ領域１の最外周半径と最内周半径との差△Ｒは細ピッチ領域
１におけるピッチＰ１の２倍以上である事が好ましい。これより小さいと、細ピッチ領域１の面積が狭すぎ、目印としての効果が不十分となる場合がある。細ピッチ領域１の最外周半径と最内周半径との差△ＲはＰ１の３倍以上、特に５倍以上である事が好ましい。
【００７０】
一方で、細ピッチ領域１は光学性能上および製造上好ましいピッチＰ２およびＰ３とは異なるピッチＰ１を有する領域であるため、過大である事は好ましくない。細ピッチ領域１のうち、フレネルレンズ有効面内の面積は、フレネルレンズ有効面積の１０％以下とする事が好ましい。好ましくは５％以下、より好ましくは１％以下、さらにより好ましくは０．５％以下、特に好ましくは０．３％以下である。
【００７１】
また領域２を含む内周部においてピッチは段階的あるいは連続的に異なっていても良い。しかし細ピッチ領域１に隣接する領域２は、少なくとも前記△Ｒと同じ幅以上の半径範
囲でピッチＰ１と異なるピッチＰ２を有する必要がある。このように設計する事で細ピッチ領域１が切断やタイリングの目印として効果を発揮する。領域２は好ましくは△Ｒの５
倍以上の半径範囲である。より好ましくは△Ｒの２０倍以上の半径範囲である。
【００７２】
領域３を含む外周部においても同様にピッチは段階的あるいは連続的に異なっていても良い。また細ピッチ領域１に隣接する領域３は、少なくとも△Ｒと同じ幅以上の半径範囲
でピッチＰ１と異なるピッチＰ３を有する必要がある。領域３は好ましくは△Ｒの５倍以
上の半径範囲である。より好ましくは△Ｒの２０倍以上の半径範囲である。
【００７３】
なお金属成形型から複数の２次成形型を転写製造した場合や、転写成形の際、熱膨張などによって寸法が数％変化する場合がある。その場合、切断後の成形品の細ピッチ領域１となる半径位置が、太陽光発電装置完成後のフレネルレンズの辺の位置近傍となるように、その寸法変化を見越して金属成形型を製造することが好ましい。
【００７４】
個々のフレネルレンズを切断する際、タイリングの前に全ての辺を細ピッチ領域１に接するようにしても良いが、１つ以上の辺について細ピッチ領域１の０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度の余分領域を残して大きめに切断し、タイリング後に前記余分領域を除去する場合が好ましい場合がある。
【００７５】
図５に示すように、タイリング前のフレネルレンズＡについては、一辺Ａ３のみをフレネルレンズＡの細ピッチ領域１に接するように、そしてそれ以外の辺については例えば５０μｍほど余分領域を残して大きめに切断する。タイリング前のフレネルレンズＢについては、一辺Ｂ１のみをフレネルレンズＢの細ピッチ領域１に接するように、そしてそれ以外の辺については例えば５０μｍ余分領域を残して大きめに切断する。
【００７６】
その後フレネルレンズＡの辺Ａ３とフレネルレンズＢの辺Ｂ１をと対向させ、タイリングを行う。
【００７７】
またフレネルレンズＣとフレネルレンズＤについても同様に切断、タイリングを行う。
次いで、フレネルレンズＡの辺Ａ２とフレネルレンズＢの辺Ｂ２の余分領域をそれぞれの細ピッチ領域１を目安に一度に除去する。同様にフレネルレンズＣの辺Ｃ４とフレネルレンズＤの辺Ｄ４の余分領域をそれぞれの細ピッチ領域Ｒ１を目安に一度に除去する。このようにすれば辺Ａ２と辺Ｂ２、辺Ｃ４と辺Ｄ４それぞれの切断寸法誤差によって生じる段差を除去して、つながった辺を同一平面とする事が出来る。
【００７８】
その後、辺Ａ２および辺Ｂ２と、辺Ｃ４および辺Ｄ４とを対向させて接合させることで、高精度のタイリングを行うことができる。
【００７９】
更にその後、同様にタイリング工程を進めて多眼フレネルレンズを作製した後、前記多眼フレネルレンズの周囲に存在する余分領域をそれぞれの細ピッチ領域Ｒ１を目安として一度に除去すれば全体として切断寸法精度の高い多眼フレネルレンズ１００を作製する事が出来る。
【００８０】
このようにして作製された多眼フレネルレンズ１００は、そのまま太陽光発電装置に用いる多眼フレネルレンズとして利用できるが、同様に多眼フレネルレンズ１００を一体成形するためのスタンパ複製用のマスターとして利用できることはいうまでもない。
【００８１】
また、このようにして作製された多眼フレネルレンズ１００では、フレネルレンズシートを構成する個々のフレネルレンズの集光位置が太陽電池セルのそれぞれの受光面または二次集光器のそれぞれの受光面に効率よく、正確に一致させることができる。
【実施例】
【００８２】
以下に、実施例により詳細に本発明を説明する。
［金型の作製］
ダイヤモンド切削バイトを用いて黄銅製基板表面にフレネルレンズの逆形状を彫刻した。個々のフレネルレンズユニット１０の寸法は、各辺の長さが２５０ｍｍの正方形状であり、概略５ｍｍ程度を切り出した後の、切り出し後の各辺の長さが等しく２４０ｍｍである正方形状とする。
【００８３】
フレネルレンズの焦点距離：４５０ｍｍ
細ピッチ領域１：半径１１９．９ｍｍ〜１２０．１ｍｍ（つまり±１００μｍ）
細ピッチ領域１におけるピッチＰ１：０．０５ｍｍ（つまり４ピッチ分）
領域２，３：上記細ピッチ領域１以外のフレネルレンズ全面
領域２におけるピッチＰ２：０．３８ｍｍ
領域３におけるピッチＰ３：０．３８ｍｍ
［２次成形型（スタンパ）の作製］
前記金型を使用し、アクリル樹脂シートへプレス加工をする事によってフレネルレンズを複数製造した。次いで前記フレネルレンズの一辺の５ｍｍ程度を細ピッチ領域１を目印として切断しつつ、他の辺を細ピッチ領域１を目安として、５０μｍ程度の余剰領域を残して切断する。目標とする位置で切断された切断面を対向させて配列させることによりタイリングし、余分領域の除去という操作を繰り返すことにより、５列×４段の多眼フレネルレンズを作製した。この多眼フレネルレンズをマスターと呼称する。なお余分領域の除去はルーター切削機を使用して行った。
【００８４】
さらに多眼フレネルレンズ用のマスターに常法にしたがってニッケル蒸着およびニッケル電鋳を行った後、背面にイミド系耐熱接着剤を用いてステンレスシートと貼り合わせて金型を補強した。次いで金型からマスターからを剥離し、前記ステンレスシートおよびニッケルメッキからなる２次成形金型（スタンパまたはマスタースタンパ）を作製した。
［樹脂成形］
得られたスタンパを用い、射出成形機によってアクリル樹脂製の多眼フレネルレンズを成形した。これを１０ｍｍ四方の化合物半導体系太陽電池および逆角錐状の２次集光器がそれぞれ５列×４段に配列された太陽電池ユニットと組み合わせて太陽光発電装置を作製した。各フレネルレンズは対応する太陽電池の位置に正確に配置されていた。
【００８５】
本発明において作製された多眼フレネルレンズは、位置決めが正確に行えるという特徴を備えるので特許文献１に記載の太陽光発電装置に用いるフレネルレンズ群として利用できることはもちろんであるが、太陽光発電装置の使用環境での温度変化等が激しく想定されるので、設計位置が使用環境の状況により変更することも予想される。それ故、特許文献２に記載の二次集光器の受光面を改良したタイプを含めて、その他一般的な太陽光発電装置に応用することにより一層本発明の作用効果が顕著となる。
【００８６】
以上、実施例により本発明を説明したが、切断前のフレネルレンズユニット１０の形状は円形であっても、切断後に所定の形状に切断できればよい。
【符号の説明】
【００８７】
１００：スタンパ、マスタースタンパ、樹脂マスター、フレネルレンズシート、フレネルレンズ群、多眼フレネルレンズ
１０：フレネルレンズユニット、切り出し後フレネルレンズ、マスターユニット（切り出し後）
１１〜１４：辺
２０：マスターユニット、切り出し前フレネルレンズ
Ｃ１１〜Ｃ１３：円周
Ｃ２．Ｃ３：円周
Ｌ：中心線
Ｌ´：端部Ｔを結ぶ線
Ｏｇ：重心
Ｏｃ：中心
Ｒ：領域
Ｒ１：細ピッチ領域１
Ｒ２：領域２
Ｒ３：領域３
Ｔ：端部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂成形により形成されるフレネルレンズシート、特に太陽光発電装置に用いられるフレネルレンズシートに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自然エネルギーの利用が注目されている。そのひとつに太陽光を利用する太陽電池（ソーラセル）による発電がある。
【０００３】
またソーラセルの発電量を増加させるため、反射鏡やレンズを組み合わせてソーラセルに集光する装置も提案されている（例えば、特許文献１，２参照。）。
【０００４】
例えば特許文献１によれば、平面視で四角形、五角形、及び六角形の少なくとも一つの形状に成形したフレネルレンズを隙間無く隣接させることにより多数の集光用フレネルレンズを同一平面上に配設し、各フレネルレンズの集光位置にソーラセルを配設した集光装置付きの太陽光発電装置が公開されている。このような集光装置付の太陽光発電装置ではレンズの組立て誤差等によってレンズの向きや位置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損なわれる。
【０００５】
また、特許文献２によれば、集光レンズと太陽電池の間に二次集光器を設けて、集光レンズから射出される光が本来の位置から多少ずれても、二次集光器の内部で反射させることによって上記光を太陽電池の受光面へ常に確実に入射させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−０２６８００号
【特許文献２】特開２００１−１４８５０１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
フレネルレンズの成形は、一般に旋盤によって金属板を切削した金属成形型を用い、プレス成形、射出成形などの転写成形などの樹脂成形による成形方法が採用される。これにより、特許文献１に開示される図１に記載のような、多数の集光用フレネルレンズが同一平面上に配設されたフレネルレンズ群（または多眼フレネルレンズ）（このフレネルレンズ群又は多眼フレネルレンズを、以下に説明する本発明では単に「フレネルレンズシート」と呼称する。）が製造される。
【０００８】
ここで、特許文献１に開示されるように、多数の集光用フレネルレンズが同一平面上に隣接して配設させる方法をタイリングと一般には呼称されている。この特許文献１においては、タイリングする手法の詳細については開示されていないが、タイリングするに際して、個々のフレネルレンズを樹脂成形した後、これらを隙間無く配列する方法を採用することもできる。
【０００９】
しかしながら、樹脂成形により形成された多数のフレネルレンズ同士をタイリングして多眼フレネルレンズを製造する方法に比べて、多眼フレネルレンズ型を作製し、互いのフレネルレンズがタイリングされた多眼フレネルレンズ（フレネルレンズシート）が一度の成形により形成する製造方法の方が、成形の効率の点で好ましいと考えられる。
【００１０】
ここで、このような多眼フレネルレンズ型の製造には金属板を切削した金属成形型を多数連結してもよいが、金属成形型の製造には時間を要する。そこで１個の金属成形型から複数の２次成形型を転写製造し、それらを連結する事が製造効率の点で好ましいと考えられる。
【００１１】
このような工程を考慮した場合、それぞれのソーラセルの面積は小さい方がコストの点で好ましいため、多眼フレネルレンズの個々のレンズはその集光位置をそれぞれのソーラセル位置に対して正確に一致させる必要が生じる。そのため、個々のフレネルレンズあるいはフレネルレンズ成形型を効率よく、寸法を精密に切断し、さらに精度よく位置決めしてタイリングする技術が想定される。
【００１２】
しかしながら、個々のフレネルレンズあるいはフレネルレンズ成形型の寸法を精密に切断し、さらに精度よく位置決めしてフレネルレンズあるいはフレネルレンズ成形型を配列させる、効率の良い技術は確立されていない。
【００１３】
そこで、本発明は、精度よく位置決めされて配列された多眼フレネルレンズから構成されるフレネルレンズシート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】
【００１４】
フレネルレンズは、通常のレンズを同心円状の領域に分割し厚みを減らしたレンズである。このようなフレネルレンズでは、表面に「のこぎり状の断面」を持つが、その同心円のピッチを変えても厚みに多少の変更が生じる場合があることを除いては太陽光発電装置の集光装置に用いる目的では、実質的に遜色のない同一機能を備えたフレネルレンズとすることができることに着目した。
【００１５】
すなわち、本発明者等は、フレネルレンズ群（多眼フレネルレンズ）を構成する個々のフレネルレンズ（以下、個々の単位をユニットと呼称する場合がある。）の同心円のピッチを変えることによりこのピッチの変更位置を切り出しや配列工程（タイリング工程）における目印として利用できるのでは無いかと考えた。
【００１６】
そこで、同心円のピッチを変えてフレネルレンズユニット（またはフレネルレンズユニット型）を作製すれば、どこに切り出すべき位置があるかの確認が容易となる。また、切り出すべき位置のピッチを一定幅以下とすることにより、切り出し工程（Ｓ３）における精度が確保できる。
【００１７】
そこで、本発明者等は、太陽光発電装置に利用できる複数の集光用のフレネルレンズの位置合わせが簡易に行える条件について鋭意研究を重ねた結果、本発明に到達した。
【００１８】
すなわち本発明に係るフレネルレンズは、隣接する互いのピッチＰが異なる複数の領域を備えるとともに、少なくとも一つの領域におけるピッチＰ１は、３００μｍ以下である細ピッチ領域１を含み、前記細ピッチ領域１の半径内側に隣接する領域を領域２とし、前記細ピッチ領域１の半径外側に隣接する領域を領域３としたとき、前記細ピッチ領域１におけるピッチＰ１は、前記領域２におけるピッチＰ２及び、前記領域３におけるピッチＰ３とはそれぞれ２０％以上異なることを特徴とする。
【００１９】
このようなフレネルレンズを用いれば、フレネルレンズを所定の多角形状に切り出す際に、異なるピッチの同心円または円弧を目印として精度良く切断することができる。また、この多角形状に切り出す際の切り出し線が、異なるピッチの同心円または円弧に内接するかまたは横断する位置を、フレネルレンズ同士を隣接する際の位置合わせの目印とすることができる。これにより、フレネルレンズ同士を隣接接合させることが容易となり、かつ、フレネルレンズ同士を精度よく隣接配設させることができる。
【００２０】
また、本発明に係るフレネルレンズシートは、樹脂成形により形成された複数の集光用のフレネルレンズが互いに隣接して配列されたフレネルレンズ群からシート状に形成されたフレネルレンズシートであって、
前記各フレネルレンズは多角形からなり、前記複数のフレネルレンズの各々は、隣接する互いのピッチＰが異なる複数の領域を備えるとともに、少なくとも一つの領域におけるピッチＰ１は、３００μｍ以下である細ピッチ領域１を含み、前記細ピッチ領域１の半径内側に隣接する領域を領域２とし、前記細ピッチ領域１の半径外側に隣接する領域を領域３としたとき、前記細ピッチ領域１におけるピッチＰ１は、前記領域２におけるピッチＰ２及び、前記領域３におけるピッチＰ３とはそれぞれ２０％以上異なり、かつ、前記細ピッチ領域１におけるフレネルレンズを構成する円弧または円周の少なくとも一つは、前記多角形を構成する少なくとも１辺に内接するか又は前記多角形を構成する少なくとも一辺を横切ることを特徴とする。
【００２１】
このようなフレネルレンズシートでは、複数のフレネルレンズの各々の焦点位置近傍にそれぞれ太陽電池セルの受光面または太陽電池用の二次集光器の受光面を配設することにより、太陽光発電装置として利用できる。
【００２２】
ここで、前記ピッチＰ２又はＰ３は、２００μｍ以上、５ｍｍ以下の範囲内から選択されることが好ましい。
【００２３】
また、前記細ピッチ領域１の最外周半径と最内周半径との差ΔＲは細ピッチ領域１にお
けるピッチＰ１の２倍以上であることが好ましい。
【００２４】
また、前記細ピッチ領域１のフレネルレンズ群の有効面内に占める面積は、フレネルレンズ群の有効面積の１０％以下とすることが好ましい。
【００２５】
また、前記領域２を含む内周部においてピッチは段階的あるいは連続的に異なっていてもよいが、前記細ピッチ領域１に隣接する領域２では、少なくとも前記ΔＲと同じ幅以上
の半径範囲でピッチＰ１と異なるピッチＰ２を有することが好ましい。
【００２６】
又本発明のフレネルレンズシートの製造方法は、前記多角形の一辺を切り出す切り出し工程（Ｓ３）を含み、かつ、該切り出し工程（Ｓ３）における切り出し線は、前記細ピッチ領域１を構成する同心円に内接するか又は横断することを特徴とする。
【００２７】
このようなフレネルレンズシートの製造方法の好ましい一例は、この切り出し工程（Ｓ３）において切り出される対象物は切り出し加工が簡易な材料により複製された表面にフレネルレンズまたはフレネルレンズ金型を形成するための凹凸面を有する複製物であるマスターユニットであり、切り出し工程（Ｓ３）により切り出された切り出し面は、互いの切断面が隣接するように配列されるマスタースタンパ形成工程（Ｓ４）により、表面にフレネルレンズ群またはフレネルレンズ群金型を形成するための凹凸面を有するマスタースタンパが形成され、該マスタースタンパ形成工程（Ｓ４）により得られたマスタースタンパを用いて少なくとも一回の電鋳工程を含むことにより前記フレネルレンズ群を樹脂成形により形成させるためのスタンパを複製するスタンパ複製工程を含んでいる。
【００２８】
また、このようなフレネルレンズシートの製造方法の好ましい一例は、金型製造用の基板表面に所定形状の刻印をして前記細ピッチ領域１〜領域３を満たすフレネルレンズの逆形状の凹凸面を備える金型ユニットを形成する金型ユニット形成工程（Ｓ１）、前記金型ユニット形成工程（Ｓ１）により形成された金型ユニットを用いて樹脂成形により多数の樹脂成形マスターユニットを成形する樹脂マスターユニット複製工程（Ｓ２）、前記樹脂マスターユニット複製工程（Ｓ２）により形成された多数の樹脂成形マスターユニットの各辺を切り出して該樹脂マスターユニットを多角形状とする切り出し工程（Ｓ３）、 互いの切断面が隣接するように配列されることにより、表面にフレネルレンズ群を形成するための凹凸面を有するマスタースタンパを形成するマスタースタンパ形成工程（Ｓ４）、該マスタースタンパ形成工程（Ｓ４）により得られたマスタースタンパを用いて少なくとも一回の電鋳工程を含むことにより前記フレネルレンズ群を樹脂成形により形成させるためのスタンパを複製するスタンパ複製工程、スタンパ複製工程により得られたスタンパを用いて樹脂成形により請求項１に記載の太陽光発電装置に用いられるフレネルレンズ群を樹脂成形する樹脂成形工程、の各工程を含み、前記切り出し工程（Ｓ３）における切り出し線は、前記細ピッチ領域１を構成する同心円に内接するか又は横断することを特徴とする。
【００２９】
また、本発明のフレネルレンズシートを樹脂成形するためのスタンパの製造方法は、金型製造用の基板表面に所定形状の刻印をして前記細ピッチ領域１〜領域３を満たすフレネルレンズの逆形状の凹凸面を備える金型ユニットを形成する金型ユニット形成工程（Ｓ１）、前記金型ユニット形成工程（Ｓ１）により形成された金型ユニットを用いて樹脂成形により多数の樹脂成形マスターユニットを成形する樹脂マスターユニット複製工程（Ｓ２）、前記樹脂マスターユニット複製工程（Ｓ２）により形成された多数の樹脂成形マスターユニットの各辺を切り出して該樹脂マスターユニットを多角形状とする切り出し工程（Ｓ３）、互いの切断面が隣接するように配列されることにより、表面にフレネルレンズ群を形成するための凹凸面を有するマスタースタンパを形成するマスタースタンパ形成工程（Ｓ４）、該マスタースタンパ形成工程（Ｓ４）により得られたマスタースタンパを用いて少なくとも一回の電鋳工程を含むことにより前記フレネルレンズ群を樹脂成形により形成させるためのスタンパを複製するスタンパ複製工程、の各工程を含み、前記切り出し工程（Ｓ３）における切り出し線は、前記細ピッチ領域１を構成する同心円に内接するか又は横断することを特徴とする。
【００３０】
ここで、前記マスタースタンパ形成工程（Ｓ４）は、前記切り出し工程（Ｓ３）を含んで形成されるとともに、 前記切り出し工程（Ｓ３）は、切り出すべき各辺の少なくとも一部において余剰領域を残して切断後、該余剰領域が長手方向に延設されるように隣接せつして配列させつつ複数のマスターユニットの切断面が互いに対向するように配設させるタイリングの後に、前記長手方向に隣接して配列された余剰領域を切断除去することもできる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明のフレネルレンズは多角形状であり、多角形の少なくとも１辺に内接する円弧の半径近傍の領域とそれに隣接する領域とでそのピッチが異なるため、フレネルレンズを所定の多角形状に切断する際、異なるピッチの同心円または円弧が目印となり、精度よく簡易に切断することができる。また、フレネルレンズを構成する同心円が切断された同心円の切断端部または同心円の円弧の一部が２つ以上のフレネルレンズをタイリングする際の位置合わせの目印となり、精度よく簡易にタイリングが行える。
【００３２】
これにより、多眼フレネルレンズを構成する個々のフレネルレンズの集光位置をそれぞれ正確に一致させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、本発明に係る太陽光発電装置に用いられるフレネルレンズ群（フレネルレンズシート）を樹脂成形する工程の一例を説明する工程図である。
【図２】図２は、図１のスタンパを形成する一工程としての樹脂マスターユニットから周辺を切断する工程を説明する図である。
【図３】図３は、樹脂マスターユニットをタイリングする場合に本発明に係る工程の一例を説明する図である。
【図４】図４は、本発明に係る樹脂マスターユニットの変形例の一例を説明する図である。
【図５】図５は、樹脂マスターユニットをタイリングする場合の変形例に係る工程の一例を説明する図である。
【図６】図６は、多数のフレネルレンズユニットがタイリングされて形成されたフレネルレンズ群、スタンパ又はスタンパマスターの全体構成の一例を平面図により説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００３５】
まず、図１は、本発明に係る太陽光発電装置に用いられるフレネルレンズ群を樹脂成形する工程の一例を説明する工程図である。
【００３６】
この実施の形態で説明する工程図は、金型ユニット形成工程（Ｓ１）、樹脂マスターユニット複製工程（Ｓ２）、切り出し工程（Ｓ３）、マスタースタンパ形成工程（Ｓ４）、スタンパ複製工程（Ｓ５）、樹脂成形工程（Ｓ６）を包含している。
【００３７】
ここで、金型ユニット形成工程（Ｓ１）では、金型製造用の基板表面に、詳細には、後述される細ピッチ領域１〜領域３を満たすような所定形状の刻印を複製するためのレンズの逆形状の凹凸面を備える金型ユニットを形成する金型製造工程（又は金型刻印工程）である。このような金型製造工程は、例えば、旋盤によって金属板を切削することにより得ることができる。その他、本発明においては、樹脂マスターユニット複製工程（Ｓ２）に用いることが可能な金型を製造できれば、金属板に限らず、いかなる素材でもよい。また、刻印による製造が一般的であるが、刻印によらずに形成してもよい。
【００３８】
次に、樹脂マスターユニット複製工程（Ｓ２）を説明する。本発明における樹脂マスターユニット複製工程（Ｓ２）は、切り出しが簡易にかつ正確に行える材料によりフレネルレンズまたはフレネルレンズ金型を形成するための凹凸面を有する複製物であるマスターユニット２０を形成する工程である。
【００３９】
一般に金型ユニット形成工程（Ｓ１）により所定形状の金型面を備える金型を製造するのは多大な労力と費用が必要なことから、本件発明の好ましい実施の形態では、所定形状の金型から多数のマスターユニットを複製することを提案している。
【００４０】
このため、この樹脂マスターユニット複製工程（Ｓ２）に用いる材料は、切り出しが行える材料であり、かつ、切り出した後の取扱や精度が良好であることも必要である。このような材料の一例は、樹脂成形であり、樹脂成形によれば、金型形状を容易に転写することができる。この工程における樹脂成形の手法は特には問わないが、例えば、後述する樹脂成形工程（Ｓ）の製造方法を包含する。この樹脂マスターユニット複製工程（Ｓ２）では、得られるマスターユニットの光学特性は不要であるので、透明な材料に限らない。また、複製法も限定されない。
【００４１】
ついで行われる切り出し工程（Ｓ３）の詳細は、本発明の本質に係り詳細には後述される。この工程においては、マスターユニットに形成されている細ピッチ領域１〜領域３における互いに異なるピッチＰ１〜Ｐ３を利用して、マスターユニットにおける多角形の形状に合わせた切り出し線の位置を特定することができる。また、後述する説明により明らかとなるとおり、この切り出し工程（Ｓ３）は、マスタースタンパ形成工程（Ｓ４）の工程遂行中に行われるのがよい場合もある。
【００４２】
つぎに、本発明においては、マスタースタンパ形成工程（Ｓ４）において、細ピッチ領域１に形成されている同心円の位置を目印にして、互いの隣接位置の位置合わせが行われつつ、配列位置が固定される。これにより、多数のマスターユニットが平面方向に配列されたスタンパを得ることができる。このマスターユニットの表面には、フレネルレンズ群またはフレネルレンズ金型群の表面に相当する刻印が施されている。
【００４３】
ついでスタンパ複製工程（Ｓ５）は、光ディスクのスタンパの複製法を応用した技術である。常法により、電鋳工程を含んでマスターユニットの表面に対象な凹凸面または同一な凹凸面を有する樹脂成形用のスタンパを得ることができる。この工程は、電鋳工程を含むので、表面の導電化処理工程、電鋳工程を含んで構成され、必要に応じて金型の背面にステンレスシートなどの補強体を貼付するなどしてスタンパ成形に備えるための強度等を備えるものとされる。
【００４４】
さらには、この複製スタンパの表面に剥離用の処理を施した後、再度電鋳処理をすることにより、複製スタンパとは凹凸が逆転した複製スタンパを得ることもできる。このような複製は、最初の刻印工程での金型表面がフレネルレンズの凹凸が逆転して刻印される場合に応用可能である。
【００４５】
得られたスタンパは、フレネルレンズを形成するための樹脂成形工程（Ｓ６）により本発明に係る多眼のフレネルレンズ（フレネルレンズ群）から構成されるフレネルレンズシートを一度に賦形させることができる。このような賦形方法には、射出成形、プレス成形、２Ｐ（Ｐｈｏｔｏ−ｐｏｌｙｍｅｒ）成形法など、凹凸パターンが精密に転写されてフレネルレンズとしての光学特性を備えることができる、一般的な大量生産品を製造することも可能である。
【００４６】
本発明において、マスタースタンパ形成工程（Ｓ４）に付される切り出した後のマスターユニット（切り出し後）１０は、多角形状である。多角形状がよい理由は、従来技術と同等であり、互いに隣接して配列させた場合の太陽光発電に用いるフレネルレンズ群として用いる場合の集光効率が良好となるからである。
【００４７】
このような多角形状は、例えば三角形、四角形、六角形が好ましく、中でも四角形、六角形がより好ましい。これにより、複数のフレネルレンズを隣接して配列させることによりタイリングを構成する場合、平面を有効に利用することができる。このような多角形状としては、各辺の長さが互いに実質的に等しい正方形、正三角形、正六角形が好ましい一例として挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００４８】
得られた多眼フレネルレンズより構成されるフレネルレンズシート１００は、例えば、図６に示すように、多数のフレネルレンズユニット１０が平面上に隣接配列されて一体成形により接合されて形成されている。このようなフレネルレンズシート（多眼フレネルレンズ）１００は、不図示の太陽光発電装置の所定位置に配設させることにより、個々のフレネルレンズユニット１０との焦点位置にそれぞれの太陽電池が位置決めされる。これにより、多眼フレネルレンズ１００と太陽電池と最適な位置合わせが容易に行うことができる。
【００４９】
ここで、多角形状が正方形である場合を例にとり、図面を参照しつつ本発明をさらに詳細に説明する。
【００５０】
なお、樹脂成形する際に用いる金型としてのスタンパ、またはこれにより樹脂成形された樹脂成形品、乃至はスタンパの製造工程で用いられるマスタースタンパなどの各部材においては、断面図により示す場合には凹凸が逆転する場合があっても、平面図においては、実質的に同一の平面図を構成する。以下の説明では、説明の簡略化のために、特に理のない限り、同一図面、同一番号を付して説明することがある。例えば、以下の図面において、符号１００を樹脂マスターの全体構成を説明する図とする場合には、それぞれの符号１０は、切り出し後の樹脂マスターユニットに相当する。また、符号１００を多眼フレネルレンズ（またはフレネルレンズシート）を説明する図とする場合には、それぞれの符号１０は、多眼フレネルレンズの構成要素としてのフレネルレンズユニットに相当する。
【００５１】
まず、図２に示すように、フレネルレンズユニット１０は切り出した後の形状が平面視正方形である。この図において、フレネルレンズユニット１０は、実線により示される平面視が正確に正方形である形状である。また、図２の二点鎖線は、切り出し前のマスターユニット２０の外径形状である。
【００５２】
ここで、このマスターユニット２０は、図１のステップ２の樹脂マスターユニット複製工程（Ｓ２）により複製されたものであり、切り出し工程（Ｓ３）に付された後のマスターユニット１０は、フレネルレンズユニット１０と平面視の図面上では同一図面となる。
【００５３】
この図２において、符号Ｒは領域を示し、また、符号Ｐは、フレネルレンズを平面図により表現した場合の同心円の頂点（又は凹点）の形状を示している。
【００５４】
ここで、細ピッチ領域１（Ｒ１）には、ピッチＰ１が３００μｍ以下である３本の同心円の円周Ｃ１１〜Ｃ１３が設けられている。また、この細ピッチ領域１（Ｒ１）に隣接する領域であって、半径内側に隣接する領域を領域２（Ｒ２）とし、この細ピッチ領域１（Ｒ１）に隣接する領域であって、半径外側に隣接する領域を領域３（Ｒ３）とする。ここで、領域２（Ｒ２）または領域３（Ｒ３）には、それぞれ領域１（Ｒ１）に位置する同心円のピッチＰ１に対して少なくとも２０％以上異なる（大きい）複数の同心円の円周Ｃ２またはＣ３がそれぞれ設けられている。これにより、細ピッチ領域１（Ｒ１）は、領域２（Ｒ２）および領域３（Ｒ３）とはピッチが大きく異なることにより、その位置が直ぐに視認できる。
【００５５】
また、ここで、細ピッチ領域１（Ｒ１）に位置する３本の円周Ｃ１１〜Ｃ１３の中で、中央に位置する円周Ｃ１２は、各辺１１〜１４にそれぞれ内接され、最外周に位置する円周Ｃ１３は、各辺１１〜１４により切断されている。これにより、細ピッチ領域１（Ｒ１）は、切り出し前のマスターユニット２０から切り出し後のマスターユニット１０を切り出す際の目印として機能する。また、このピッチＰ１が３００μｍ以下に刻まれていることにより、切り出しの精度を３００μｍ以下に刻まれたピッチＰ１を目安として高精度に維持することができ、これにより切り出し線の位置を常に一定に保つことができる。
【００５６】
このように切り出された後のマスターユニット１０では、フレネルレンズを形成する同心円の重心Ｏｇと同心円の中心Ｏｃとが一致している。このように、重心Ｏｇと同心円の中心Ｏｃとが一致すれば、図２に示すように、１辺（１１）に内接する円周Ｃ１２は、その重心Ｏｇと同心円の中心Ｏｃとが一致する事により、この一辺（１１）を含む全ての辺（１１〜１４）で円周Ｐ１２が内接する。また、この円周Ｃ１２よりも外側に位置する円周Ｐ１３は、いずれの辺（１１〜１４）においても切断されることになる。この円周Ｐ１３が各辺（１１〜１４）を横断するそれぞれ２点の端部を符号Ｔにより示す。
【００５７】
このようにその重心Ｏｇと同心円の中心Ｏｃとが一致すれば、切り出し工程（Ｓ３）の確実さ、容易さに加えて、マスタースタンパ形成工程（Ｓ４）における精度向上に寄与することを次に説明する。
【００５８】
このマスタースタンパ形成工程（Ｓ４）は、切断面の位置合わせを行いつつ複数のマスターユニット１０を平面上に隣接して配列させる工程（タイリング工程ともいう。）である。マスタースタンパ形成工程（Ｓ４）（タイリング工程）では、フレネルレンズの重心Ｏｇ乃至は中心Ｏｃの位置を正確に位置付けする必要がある。
【００５９】
ここで、上述の切り出し工程（Ｓ３）により切り出されたマスターユニット１０の２個を、隣接し合う各辺（ここでは辺１１と辺１３）に位置する端部Ｔを結ぶ線Ｌ´（図３の右拡大図参照。）が互いに平行となるように位置合わせを行えば、それぞれの重心Ｏｇ、中心Ｏｃ位置を結ぶ一点鎖線により示された中心線Ｌが線Ｌ´と平行となる。
【００６０】
これにより、隣接する端部Ｔの位置を目印として確認しつつ隣接するマスターユニット１０を配設させれば、正確に位置合わせを行える。また、このような目印となる端部Ｔが各辺（１１〜１４）のそれぞれに露出するように設計すれば良いことが判る。
【００６１】
また少なくとも１辺を横切る特定半径の細ピッチ領域１において、隣接する領域２および領域３とピッチが異なる場合、図３（左拡大図）に示すようにピッチが異なる円弧端部（辺を横切る部分）を目印として、隣り合う１対のフレネルレンズの位置を正確かつ効率的に配置する事ができる。
【００６２】
つぎに、フレネルレンズが長方形の場合を図４を参照しつつ説明する。なお、図３と同一乃至は均等な部位部材については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６３】
この図４において、短辺（１１、１３）に内接する円周Ｃ１２を含む細ピッチ領域１（領域Ｒ１）を設けるとともに、長辺（１２，１４）にも内接する円周Ｃ１２´を含む細ピッチ領域１´（Ｒ１´）を設ける。図３の例と同様に、各細ピッチ領域１（Ｒ１）及び細ピッチ領域１´（Ｒ１´）の内側にそれぞれ領域２（Ｒ２）及び領域２´（Ｒ２´）を設ける。また、図３の例と同様に、各細ピッチ領域１（Ｒ１）及び細ピッチ領域１´（Ｒ１´）の外側にそれぞれ領域３（Ｒ３）及び領域３´（Ｒ３´）を設ける。細ピッチ領域１（Ｒ１）及び細ピッチ領域１´（Ｒ１´）のピッチＰがそれぞれ３００μｍ以下を満たすこと、また、細ピッチ領域１（Ｒ１）及び細ピッチ領域１´（Ｒ１´）に隣接する他の領域のピッチをそれぞれ２０％以上異ならせることは図３の例と同様になるように設計する。
【００６４】
これにより、短辺（１１、１３）に露出した端部Ｔまたは長辺（１２，１４）に露出した端部Ｔ´，Ｔ´を目印として、左右または上下に隣接させて正確に位置合わせを行えることは容易に理解される。
【００６５】
ここで、フレネルレンズのピッチＰ１は、少なくとも１辺に内接する円弧の半径近傍、または少なくとも１辺を横切る特定の半径近傍である細ピッチ領域１においては３００μｍ以下である必要がある。これより大きいと、各辺の切断やタイリングの際に円弧を目印としても十分な精度が得られない（寸法精度は最大±３００μｍの誤差を生む）。２００μｍ以下、特に１００μｍ以下である事が精度を向上する上で一層好ましい。
【００６６】
ピッチＰ２およびＰ３は集光効率や太陽電池のサイズや金型の製造を考慮した好ましい数値が選択される。例えば２００μｍ以上、５ｍｍ以下である。
【００６７】
これより小さいと回折によって光を集光する効率が低下したり、金型の切削に要する時間が掛かり過ぎたりする場合がある。一方、５ｍｍを越えると太陽電池の寸法が例えば１０ｍｍ四方未満などと小さい場合には集光する効率が低下する場合がある。またフレネルレンズの凹凸が大きすぎ、樹脂成形による複製する場合の転写成形に問題を生じたりする場合がある。ピッチＰ２およびＰ３は３００μｍ以上３ｍｍ以下の範囲から選択するのがより好ましい。ここで、ピッチＰ２およびＰ３は同じであっても良いし、異なっていても良い。
【００６８】
フレネルレンズのピッチＰ１は、ピッチＰ２およびＰ３に対し、２０％以上異なる必要がある。これより差異が小さいと、ピッチを変化する事による目印としての効果が不十分となる場合がある。５０％以上異なる事が好ましい。２倍以上、特には３倍以上異なる事がより好ましい。異なる程度の上限は１００倍以下が好ましい。これより差異が大きいと、フレネルレンズの金型を切削するバイトや旋盤の精度と耐久性の両立が困難になったり、鋸歯状凹凸の大きさが異なりすぎるため、転写成形に問題が生じたりする場合がある。
【００６９】
本発明において、細ピッチ領域１の最外周半径と最内周半径との差△Ｒは細ピッチ領域
１におけるピッチＰ１の２倍以上である事が好ましい。これより小さいと、細ピッチ領域１の面積が狭すぎ、目印としての効果が不十分となる場合がある。細ピッチ領域１の最外周半径と最内周半径との差△ＲはＰ１の３倍以上、特に５倍以上である事が好ましい。
【００７０】
一方で、細ピッチ領域１は光学性能上および製造上好ましいピッチＰ２およびＰ３とは異なるピッチＰ１を有する領域であるため、過大である事は好ましくない。細ピッチ領域１のうち、フレネルレンズ有効面内の面積は、フレネルレンズ有効面積の１０％以下とする事が好ましい。好ましくは５％以下、より好ましくは１％以下、さらにより好ましくは０．５％以下、特に好ましくは０．３％以下である。
【００７１】
また領域２を含む内周部においてピッチは段階的あるいは連続的に異なっていても良い。しかし細ピッチ領域１に隣接する領域２は、少なくとも前記△Ｒと同じ幅以上の半径範
囲でピッチＰ１と異なるピッチＰ２を有する必要がある。このように設計する事で細ピッチ領域１が切断やタイリングの目印として効果を発揮する。領域２は好ましくは△Ｒの５
倍以上の半径範囲である。より好ましくは△Ｒの２０倍以上の半径範囲である。
【００７２】
領域３を含む外周部においても同様にピッチは段階的あるいは連続的に異なっていても良い。また細ピッチ領域１に隣接する領域３は、少なくとも△Ｒと同じ幅以上の半径範囲
でピッチＰ１と異なるピッチＰ３を有する必要がある。領域３は好ましくは△Ｒの５倍以
上の半径範囲である。より好ましくは△Ｒの２０倍以上の半径範囲である。
【００７３】
なお金属成形型から複数の２次成形型を転写製造した場合や、転写成形の際、熱膨張などによって寸法が数％変化する場合がある。その場合、切断後の成形品の細ピッチ領域１となる半径位置が、太陽光発電装置完成後のフレネルレンズの辺の位置近傍となるように、その寸法変化を見越して金属成形型を製造することが好ましい。
【００７４】
個々のフレネルレンズを切断する際、タイリングの前に全ての辺を細ピッチ領域１に接するようにしても良いが、１つ以上の辺について細ピッチ領域１の０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度の余分領域を残して大きめに切断し、タイリング後に前記余分領域を除去する場合が好ましい場合がある。
【００７５】
図５に示すように、タイリング前のフレネルレンズＡについては、一辺Ａ３のみをフレネルレンズＡの細ピッチ領域１に接するように、そしてそれ以外の辺については例えば５０μｍほど余分領域を残して大きめに切断する。タイリング前のフレネルレンズＢについては、一辺Ｂ１のみをフレネルレンズＢの細ピッチ領域１に接するように、そしてそれ以外の辺については例えば５０μｍ余分領域を残して大きめに切断する。
【００７６】
その後フレネルレンズＡの辺Ａ３とフレネルレンズＢの辺Ｂ１をと対向させ、タイリングを行う。
【００７７】
またフレネルレンズＣとフレネルレンズＤについても同様に切断、タイリングを行う。
次いで、フレネルレンズＡの辺Ａ２とフレネルレンズＢの辺Ｂ２の余分領域をそれぞれの細ピッチ領域１を目安に一度に除去する。同様にフレネルレンズＣの辺Ｃ４とフレネルレンズＤの辺Ｄ４の余分領域をそれぞれの細ピッチ領域Ｒ１を目安に一度に除去する。このようにすれば辺Ａ２と辺Ｂ２、辺Ｃ４と辺Ｄ４それぞれの切断寸法誤差によって生じる段差を除去して、つながった辺を同一平面とする事が出来る。
【００７８】
その後、辺Ａ２および辺Ｂ２と、辺Ｃ４および辺Ｄ４とを対向させて接合させることで、高精度のタイリングを行うことができる。
【００７９】
更にその後、同様にタイリング工程を進めて多眼フレネルレンズを作製した後、前記多眼フレネルレンズの周囲に存在する余分領域をそれぞれの細ピッチ領域Ｒ１を目安として一度に除去すれば全体として切断寸法精度の高い多眼フレネルレンズ１００を作製する事が出来る。
【００８０】
このようにして作製された多眼フレネルレンズ１００は、そのまま太陽光発電装置に用いる多眼フレネルレンズとして利用できるが、同様に多眼フレネルレンズ１００を一体成形するためのスタンパ複製用のマスターとして利用できることはいうまでもない。
【００８１】
また、このようにして作製された多眼フレネルレンズ１００では、フレネルレンズシートを構成する個々のフレネルレンズの集光位置が太陽電池セルのそれぞれの受光面または二次集光器のそれぞれの受光面に効率よく、正確に一致させることができる。
【実施例】
【００８２】
以下に、実施例により詳細に本発明を説明する。
［金型の作製］
ダイヤモンド切削バイトを用いて黄銅製基板表面にフレネルレンズの逆形状を彫刻した。個々のフレネルレンズユニット１０の寸法は、各辺の長さが２５０ｍｍの正方形状であり、概略５ｍｍ程度を切り出した後の、切り出し後の各辺の長さが等しく２４０ｍｍである正方形状とする。
【００８３】
フレネルレンズの焦点距離：４５０ｍｍ
細ピッチ領域１：半径１１９．９ｍｍ〜１２０．１ｍｍ（つまり±１００μｍ）
細ピッチ領域１におけるピッチＰ１：０．０５ｍｍ（つまり４ピッチ分）
領域２，３：上記細ピッチ領域１以外のフレネルレンズ全面
領域２におけるピッチＰ２：０．３８ｍｍ
領域３におけるピッチＰ３：０．３８ｍｍ
［２次成形型（スタンパ）の作製］
前記金型を使用し、アクリル樹脂シートへプレス加工をする事によってフレネルレンズを複数製造した。次いで前記フレネルレンズの一辺の５ｍｍ程度を細ピッチ領域１を目印として切断しつつ、他の辺を細ピッチ領域１を目安として、５０μｍ程度の余剰領域を残して切断する。目標とする位置で切断された切断面を対向させて配列させることによりタイリングし、余分領域の除去という操作を繰り返すことにより、５列×４段の多眼フレネルレンズを作製した。この多眼フレネルレンズをマスターと呼称する。なお余分領域の除去はルーター切削機を使用して行った。
【００８４】
さらに多眼フレネルレンズ用のマスターに常法にしたがってニッケル蒸着およびニッケル電鋳を行った後、背面にイミド系耐熱接着剤を用いてステンレスシートと貼り合わせて金型を補強した。次いで金型からマスターからを剥離し、前記ステンレスシートおよびニッケルメッキからなる２次成形金型（スタンパまたはマスタースタンパ）を作製した。
［樹脂成形］
得られたスタンパを用い、射出成形機によってアクリル樹脂製の多眼フレネルレンズを成形した。これを１０ｍｍ四方の化合物半導体系太陽電池および逆角錐状の２次集光器がそれぞれ５列×４段に配列された太陽電池ユニットと組み合わせて太陽光発電装置を作製した。各フレネルレンズは対応する太陽電池の位置に正確に配置されていた。
【００８５】
本発明において作製された多眼フレネルレンズは、位置決めが正確に行えるという特徴を備えるので特許文献１に記載の太陽光発電装置に用いるフレネルレンズ群として利用できることはもちろんであるが、太陽光発電装置の使用環境での温度変化等が激しく想定されるので、設計位置が使用環境の状況により変更することも予想される。それ故、特許文献２に記載の二次集光器の受光面を改良したタイプを含めて、その他一般的な太陽光発電装置に応用することにより一層本発明の作用効果が顕著となる。
【００８６】
以上、実施例により本発明を説明したが、切断前のフレネルレンズユニット１０の形状は円形であっても、切断後に所定の形状に切断できればよい。
【符号の説明】
【００８７】
１００：スタンパ、マスタースタンパ、樹脂マスター、フレネルレンズシート、フレネルレンズ群、多眼フレネルレンズ
１０：フレネルレンズユニット、切り出し後フレネルレンズ、マスターユニット（切り出し後）
１１〜１４：辺
２０：マスターユニット、切り出し前フレネルレンズ
Ｃ１１〜Ｃ１３：円周
Ｃ２．Ｃ３：円周
Ｌ：中心線
Ｌ´：端部Ｔを結ぶ線
Ｏｇ：重心
Ｏｃ：中心
Ｒ：領域
Ｒ１：細ピッチ領域１
Ｒ２：領域２
Ｒ３：領域３
Ｔ：端部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂成形により形成された複数の集光用のフレネルレンズが互いに隣接して配列されたフレネルレンズ群からシート状に形成されたフレネルレンズシートであって、
前記各フレネルレンズは多角形からなり、
前記複数のフレネルレンズの各々は、隣接する互いのピッチＰが異なる複数の領域を備えるとともに、
少なくとも一つの領域におけるピッチＰ１は、３００μｍ以下である細ピッチ領域１を含み、
前記細ピッチ領域１の半径内側に隣接する領域を領域２とし、前記細ピッチ領域１の半径外側に隣接する領域を領域３としたとき、前記細ピッチ領域１におけるピッチＰ１は、前記領域２におけるピッチＰ２及び、前記領域３におけるピッチＰ３とはそれぞれ２０％以上異なり、かつ、
前記細ピッチ領域１におけるフレネルレンズを構成する円弧または円周の少なくとも一つは、前記多角形を構成する少なくとも１辺に内接するか又は前記多角形を構成する少なくとも一辺を横切ることを特徴とするフレネルレンズシート。
【請求項２】
前記ピッチＰ２又はＰ３は、２００μｍ以上、５ｍｍ以下の範囲内から選択されることを特徴とする請求項１記載のフレネルレンズシート。
【請求項３】
前記細ピッチ領域１の最外周半径と最内周半径との差△Ｒは細ピッチ領域１におけるピ
ッチＰ１の２倍以上であることを特徴とする請求項１記載のフレネルレンズシート。
【請求項４】
前記細ピッチ領域１のフレネルレンズ群の有効面内に占める面積は、フレネルレンズ群の有効面積の１０％以下とすることを特徴とする請求項１記載のフレネルレンズシート。
【請求項５】
前記領域２を含む内周部においてピッチは段階的あるいは連続的に異なっていてもよいが、前記細ピッチ領域１に隣接する領域２では、少なくとも前記△Ｒと同じ幅以上の半径
範囲でピッチＰ１と異なるピッチＰ２を有することを特徴とする請求項２に記載のフレネルレンズシート。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のフレネルレンズシートを製造する方法であって、
該製造方法は、前記多角形の一辺を切り出す切り出し工程（Ｓ３）を含み、
かつ、該切り出し工程（Ｓ３）における切り出し線は、前記細ピッチ領域１を構成する同心円に内接するか又は横断することを特徴とするフレネルレンズシートの製造方法。
【請求項７】
請求項６記載に記載のフレネルレンズシートを製造する方法であって、
前記切り出し工程（Ｓ３）において切り出される対象物は切り出し加工が簡易な材料により複製された表面にフレネルレンズまたはフレネルレンズ金型を形成するための凹凸面を有する複製物であるマスターユニットであり、
前記切り出し工程（Ｓ３）により切り出された切り出し面は、互いの切断面が隣接するように配列されるマスタースタンパ形成工程（Ｓ４）により、表面にフレネルレンズ群またはフレネルレンズ群金型を形成するための凹凸面を有するマスタースタンパが形成され、
該マスタースタンパ形成工程（Ｓ４）により得られたマスタースタンパを用いて少なくとも一回の電鋳工程を含むことにより前記フレネルレンズ群を樹脂成形により形成させるためのスタンパを複製するスタンパ複製工程（Ｓ５）を含んで製造されることを特徴とするフレネルレンズシートの製造方法。
【請求項８】
前記マスタースタンパ形成工程（Ｓ４）は、前記切り出し工程（Ｓ３）を含んで形成されるとともに、
前記切り出し工程（Ｓ３）は、切り出すべき各辺の少なくとも一部において余剰領域を残して切断後、該余剰領域が長手方向に延設されるように隣接せつして配列させつつ複数のマスターユニットの切断面が互いに対向するように配設させるタイリングの後に、前記長手方向に隣接して配列された余剰領域を切断除去することを特徴とする請求項７に記載のフレネルレンズシートの製造方法。
【請求項９】
請求項１〜５のいずれかに記載のフレネルレンズシートを製造する方法であって、
金型製造用の基板表面に所定形状の刻印をして前記細ピッチ領域１〜領域３を満たすフレネルレンズの逆形状の凹凸面を備える金型ユニットを形成する金型ユニット形成工程（Ｓ１）、
前記金型ユニット形成工程（Ｓ１）により形成された金型ユニットを用いて樹脂成形により多数の樹脂成形マスターユニットを成形する樹脂マスターユニット複製工程（Ｓ２）、
前記樹脂マスターユニット複製工程（Ｓ２）により形成された多数の樹脂成形マスターユニットの各辺を切り出して該樹脂マスターユニットを多角形状とする切り出し工程（Ｓ３）、
互いの切断面が隣接するように配列されることにより、表面にフレネルレンズ群を形成するための凹凸面を有するマスタースタンパを形成するマスタースタンパ形成工程（Ｓ４）、
該マスタースタンパ形成工程（Ｓ４）により得られたマスタースタンパを用いて少なくとも一回の電鋳工程を含むことにより前記フレネルレンズ群を樹脂成形により形成させるためのスタンパを複製するスタンパ複製工程（Ｓ５）、
スタンパ複製工程（Ｓ５）により得られたスタンパを用いて樹脂成形により請求項１に記載のフレネルレンズシートに用いられるフレネルレンズ群を樹脂成形する樹脂成形工程、の各工程を含み、
前記切り出し工程（Ｓ３）における切り出し線は、前記細ピッチ領域１を構成する同心円に内接するか又は横断することを特徴とするフレネルレンズシートの製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜５のいずれかに記載のフレネルレンズシートを樹脂成形するためのスタンパの製造方法であって、
金型製造用の基板表面に所定形状の刻印をして前記細ピッチ領域１〜領域３を満たすフレネルレンズの逆形状の凹凸面を備える金型ユニットを形成する金型ユニット形成工程（Ｓ１）、
前記金型ユニット形成工程（Ｓ１）により形成された金型ユニットを用いて樹脂成形により多数の樹脂成形マスターユニットを成形する樹脂マスターユニット複製工程（Ｓ２）、
前記樹脂マスターユニット複製工程（Ｓ２）により形成された多数の樹脂成形マスターユニットの各辺を切り出して該樹脂マスターユニットを多角形状とする切り出し工程（Ｓ３）、
互いの切断面が隣接するように配列されることにより、表面にフレネルレンズ群を形成するための凹凸面を有するマスタースタンパを形成するマスタースタンパ形成工程（Ｓ４）、
該マスタースタンパ形成工程（Ｓ４）により得られたマスタースタンパを用いて少なくとも一回の電鋳工程を含むことにより前記フレネルレンズ群を樹脂成形により形成させるためのスタンパを複製するスタンパ複製工程、の各工程を含み、
前記切り出し工程（Ｓ３）における切り出し線は、前記細ピッチ領域１を構成する同心円に内接するか又は横断することを特徴とするスタンパの製造方法。
【請求項１１】
太陽電池と、請求項１〜５のいずれかに記載のフレネルレンズシートとを含んで構成される太陽光発電装置。
【請求項１】
樹脂成形により形成された複数の集光用のフレネルレンズが互いに隣接して配列されたフレネルレンズ群からシート状に形成されたフレネルレンズシートであって、
前記各フレネルレンズは多角形からなり、
前記複数のフレネルレンズの各々は、隣接する互いのピッチＰが異なる複数の領域を備えるとともに、
少なくとも一つの領域におけるピッチＰ１は、３００μｍ以下である細ピッチ領域１を含み、
前記細ピッチ領域１の半径内側に隣接する領域を領域２とし、前記細ピッチ領域１の半径外側に隣接する領域を領域３としたとき、前記細ピッチ領域１におけるピッチＰ１は、前記領域２におけるピッチＰ２及び、前記領域３におけるピッチＰ３とはそれぞれ２０％以上異なり、かつ、
前記細ピッチ領域１におけるフレネルレンズを構成する円弧または円周の少なくとも一つは、前記多角形を構成する少なくとも１辺に内接するか又は前記多角形を構成する少なくとも一辺を横切ることを特徴とするフレネルレンズシート。
【請求項２】
前記ピッチＰ２又はＰ３は、２００μｍ以上、５ｍｍ以下の範囲内から選択されることを特徴とする請求項１記載のフレネルレンズシート。
【請求項３】
前記細ピッチ領域１の最外周半径と最内周半径との差△Ｒは細ピッチ領域１におけるピ
ッチＰ１の２倍以上であることを特徴とする請求項１記載のフレネルレンズシート。
【請求項４】
前記細ピッチ領域１のフレネルレンズ群の有効面内に占める面積は、フレネルレンズ群の有効面積の１０％以下とすることを特徴とする請求項１記載のフレネルレンズシート。
【請求項５】
前記領域２を含む内周部においてピッチは段階的あるいは連続的に異なっていてもよいが、前記細ピッチ領域１に隣接する領域２では、少なくとも前記△Ｒと同じ幅以上の半径
範囲でピッチＰ１と異なるピッチＰ２を有することを特徴とする請求項２に記載のフレネルレンズシート。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のフレネルレンズシートを製造する方法であって、
該製造方法は、前記多角形の一辺を切り出す切り出し工程（Ｓ３）を含み、
かつ、該切り出し工程（Ｓ３）における切り出し線は、前記細ピッチ領域１を構成する同心円に内接するか又は横断することを特徴とするフレネルレンズシートの製造方法。
【請求項７】
請求項６記載に記載のフレネルレンズシートを製造する方法であって、
前記切り出し工程（Ｓ３）において切り出される対象物は切り出し加工が簡易な材料により複製された表面にフレネルレンズまたはフレネルレンズ金型を形成するための凹凸面を有する複製物であるマスターユニットであり、
前記切り出し工程（Ｓ３）により切り出された切り出し面は、互いの切断面が隣接するように配列されるマスタースタンパ形成工程（Ｓ４）により、表面にフレネルレンズ群またはフレネルレンズ群金型を形成するための凹凸面を有するマスタースタンパが形成され、
該マスタースタンパ形成工程（Ｓ４）により得られたマスタースタンパを用いて少なくとも一回の電鋳工程を含むことにより前記フレネルレンズ群を樹脂成形により形成させるためのスタンパを複製するスタンパ複製工程（Ｓ５）を含んで製造されることを特徴とするフレネルレンズシートの製造方法。
【請求項８】
前記マスタースタンパ形成工程（Ｓ４）は、前記切り出し工程（Ｓ３）を含んで形成されるとともに、
前記切り出し工程（Ｓ３）は、切り出すべき各辺の少なくとも一部において余剰領域を残して切断後、該余剰領域が長手方向に延設されるように隣接せつして配列させつつ複数のマスターユニットの切断面が互いに対向するように配設させるタイリングの後に、前記長手方向に隣接して配列された余剰領域を切断除去することを特徴とする請求項７に記載のフレネルレンズシートの製造方法。
【請求項９】
請求項１〜５のいずれかに記載のフレネルレンズシートを製造する方法であって、
金型製造用の基板表面に所定形状の刻印をして前記細ピッチ領域１〜領域３を満たすフレネルレンズの逆形状の凹凸面を備える金型ユニットを形成する金型ユニット形成工程（Ｓ１）、
前記金型ユニット形成工程（Ｓ１）により形成された金型ユニットを用いて樹脂成形により多数の樹脂成形マスターユニットを成形する樹脂マスターユニット複製工程（Ｓ２）、
前記樹脂マスターユニット複製工程（Ｓ２）により形成された多数の樹脂成形マスターユニットの各辺を切り出して該樹脂マスターユニットを多角形状とする切り出し工程（Ｓ３）、
互いの切断面が隣接するように配列されることにより、表面にフレネルレンズ群を形成するための凹凸面を有するマスタースタンパを形成するマスタースタンパ形成工程（Ｓ４）、
該マスタースタンパ形成工程（Ｓ４）により得られたマスタースタンパを用いて少なくとも一回の電鋳工程を含むことにより前記フレネルレンズ群を樹脂成形により形成させるためのスタンパを複製するスタンパ複製工程（Ｓ５）、
スタンパ複製工程（Ｓ５）により得られたスタンパを用いて樹脂成形により請求項１に記載のフレネルレンズシートに用いられるフレネルレンズ群を樹脂成形する樹脂成形工程、の各工程を含み、
前記切り出し工程（Ｓ３）における切り出し線は、前記細ピッチ領域１を構成する同心円に内接するか又は横断することを特徴とするフレネルレンズシートの製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜５のいずれかに記載のフレネルレンズシートを樹脂成形するためのスタンパの製造方法であって、
金型製造用の基板表面に所定形状の刻印をして前記細ピッチ領域１〜領域３を満たすフレネルレンズの逆形状の凹凸面を備える金型ユニットを形成する金型ユニット形成工程（Ｓ１）、
前記金型ユニット形成工程（Ｓ１）により形成された金型ユニットを用いて樹脂成形により多数の樹脂成形マスターユニットを成形する樹脂マスターユニット複製工程（Ｓ２）、
前記樹脂マスターユニット複製工程（Ｓ２）により形成された多数の樹脂成形マスターユニットの各辺を切り出して該樹脂マスターユニットを多角形状とする切り出し工程（Ｓ３）、
互いの切断面が隣接するように配列されることにより、表面にフレネルレンズ群を形成するための凹凸面を有するマスタースタンパを形成するマスタースタンパ形成工程（Ｓ４）、
該マスタースタンパ形成工程（Ｓ４）により得られたマスタースタンパを用いて少なくとも一回の電鋳工程を含むことにより前記フレネルレンズ群を樹脂成形により形成させるためのスタンパを複製するスタンパ複製工程、の各工程を含み、
前記切り出し工程（Ｓ３）における切り出し線は、前記細ピッチ領域１を構成する同心円に内接するか又は横断することを特徴とするスタンパの製造方法。
【請求項１１】
太陽電池と、請求項１〜５のいずれかに記載のフレネルレンズシートとを含んで構成される太陽光発電装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２７６８４５（Ｐ２０１０−２７６８４５Ａ）
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２９１０４（Ｐ２００９−１２９１０４）
【出願日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【出願人】（０００００１０８５）株式会社クラレ (1,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【出願人】（０００００１０８５）株式会社クラレ (1,607)
【Ｆターム（参考）】
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