JPH04133017A - 疑似太陽光照射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は疑似太陽光照射装置に関するものであり、特に
、主光源より照射される疑似太陽光に特定波長の光線を
重畳し、これを試験体に照射することのできる疑似太陽
光照射装置に関するものである。

（従来の技術） 従来の疑似太陽光照射装置（ソーラーシミュレータ）は
、通常は、その光源として、太陽光線に近いスペクトル
特性を有する光線を放射するキセノンショートアークラ
ンプを使用し、この疑似太陽光を試験体に対して均一に
照射することができるように構成されている。

第４図は疑似太陽光照射装置の基本構成の一例を示すブ
ロック図である。

図において、キセノンショートアークランプ等の光源１
から放射される光は、楕円鏡２で集光された後、第１反
射鏡３で反射され、該光をさらに太陽光のスペクトル特
性に近付けるためのスペクトル補正フィルタ４、及びイ
ンテグレータ（積分光学系）５を介して、さらに第２反
射鏡６で反射され、そして、コリメータレンズ７を介し
て、太陽電池等の試験体８に照射される。

ところで、試験体８として、複数層構造（例えば３層構
造）を有する太陽電池を用いるように場合には、疑似太
陽光に対して、所定波長のスペクトルを有する光（以下
、所定波長光という）を重畳させたものを、試験光とし
て用いる必要がある。

第５図は、疑似太陽光に対して所定波長光を重畳させた
ものを試験光とする疑似太陽光照射装置の一例のブロッ
ク図である。第５図において、第４図と同一の符号は、
同−又１よ同等部分をあられしている。

第５図において、光源１から放射された光は、楕円鏡２
で集光され、スペクトル補正フィルタ４を通過すること
により、疑似太陽光となる。

また光源１１から放射された光は、楕円鏡１２で集光さ
れ、重畳用フィルタ１４を通過することにより、疑似太
陽光に対して重畳されるべき所定波長のスペクトルを有
する所定波長光となる。

これら疑似太陽光及び所定波長光は、ノ１−フミラー１
０により同一の光軸を有するように重畳、合成される。

この合成試験光は、インテグレータ５、第２反射鏡６及
びコリメータレンズ７を介して、試験体８に照射される
。

この第５図に示された例は、ハーフミラ−１０を１枚の
み用いて、疑似太陽光に対して１種類の所定波長光を重
畳させるものであるが、／％−フミラーの数を増やせば
、２種類以上の所定波長光を疑似太陽光に重畳させるこ
とも可能となる。

また、ハーフミラ−を用いなくても、例えば、試験体に
対して垂直に照射される疑似太陽光のわきがら、所定波
長光を試験体に照射すれば、疑似太陽光に所定波長光を
重畳させて試験体に照射することになる。

（発明が解決しようとする課題） 上記した従来の技術は、次のような問題点を有していた
。

（１）第５図に示された疑似太陽光照射装置では、所定
波長光の重畳のためにハーフミラ−を用いる必要がある
ので、疑似太陽光照射用の光源１及び所定波長光照射用
の光源１１のエネルギロスが大きく、不経済である。

また、このために、大形の光源１，１１を必要とする。

さらに、複数の光源を用いる必要があるために、重畳さ
せるべき所定波長光の種類が多いほど、当該疑似太陽光
照射装置の構成が複雑化、かつ大形化する。

（２）ハーフミラ−を用いず、試験体に照射される疑似
太陽光のわきかう、試験体に対して直接所定波長光を照
射する場合においても、複数の光源を用いる必要がある
ために、当該疑似太陽光照射装置の構成が複雑化、かつ
大形化する。

また、このように疑似太陽光のわきから所定波長光を試
験体に照射する場合には、疑似太陽光及び所定波長光の
光軸が一致しないので、試験体に対する所定波長光の入
射角度が、疑似太陽光の入射角度と異なることになる。

したがって、疑似太陽光及び所定波長光の強度制御、例
えばそれらの強度比の設定を行いにくい。

（３）一般に、疑似太陽光照射装置においては、光源の
光量変動を防止するために、照射光の光量を検出して、
光源をフィードバック制御する必要がある。

したがって、前述したような多灯式の疑似太陽光照射装
置においては、主光源の光（疑似太陽光）と重畳した光
（所定波長光）とを分離して、それぞれの光源をフィー
ドバック制御しなければならず、当該照射装置の構成が
複雑化、かつ大形化する。また、疑似太陽光と所定波長
光との分離は、それぞれの光源からの光を、共通部分が
ないように完全に行なわなければならないので、該分離
装置（例えばフィルタ装置）の構成が複雑となる。

本発明は、前述の問題点を解決するためになされたもの
であり、その目的は、単一の光源で疑似太陽光に所定波
長光を発生し、かつそれらの光軸が一致するようにそれ
らの光を重畳させて、試験体に照射することのできる疑
似太陽光照射装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段及び作用）前記の問題点を
解決するために、本発明は、疑似太陽光を照射すべき光
源より放射される光の光路の一部に、所定波長光発生用
のフィルタを設け、該フィルタを通過した光、及び該フ
ィルタを通過しなかった光を合成するようにした点に特
徴がある。

また、前記フィルタを遮蔽する遮蔽手段を設けると共に
、該遮蔽手段を移動可能に構成し、前記遮蔽手段により
遮蔽されるフィルタの遮蔽度を調整するようにした点に
も特徴がある。

さらに、前記遮蔽手段を設ける代りに、前記フィルタを
移動可能に構成し、該フィルタに対する前記光の通過率
を調整するようにした点にも特徴がある。

フィルタ遮蔽手段の遮蔽度、あるいはフィルタの光通過
率を調整可能とすれば、疑似太陽光に重畳される所定波
長光の光量を任意に調整することかできる。

（実施例） 以下に、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例のブロック図である。

第１図において、第４図及び第５図と同一の符号は、同
−又は同等部分をあられしている。

第１図において、この実施例では、キセノンショートア
ークランプ等の光源１とインテグレータ５との間に、所
定波長光制御装置２０が配置されている。この所定波長
光制御装置２０は、疑似太陽光に対して重畳すべき所定
波長光のスペクトルを通過する複数種のフィルタ（この
例では、Ａ〜Ｃの３種のフィルタ）よりなるフィルタ装
置２１と、前記各フィルタを通過する光の光量を制御す
る遮蔽装置２２とより構成されている。前記フィルタ装
置２１及び遮蔽装置２２の平面図を、それぞれ第２図及
び第３図に示す。

フィルタ装置２１は、光源１から放射され、楕円鏡２で
集光された疑似太陽光の光束を囲むように設けられた取
付枠２１Ａと、該取付枠２１Ａの内側に隣接して取り付
けられたフィルタＡ−Ｃより構成されている。この例で
は、前記フィルタＡ〜Ｃは、それぞれ３枚ずつ隣接して
取付枠２１Ａに取り付けられている。

遮蔽装置２２は、前記フィルタ装置２１よりも光源１側
に設けられていて、前記各フィルタＡ〜Ｃを遮蔽可能と
するように、遮蔽板ａ〜Ｃを備えている。この遮蔽板ａ
　−Ｃは、遮蔽装置２２の外側に移動可能となるように
構成されていて、これにより、光源１より放射される光
の、フィルタＡ〜Ｃを通過する光量を制御することがで
きる。

図示されない遮蔽制御手段は、前記各遮蔽板ａ〜Ｃの移
動を制御し、これにより、該遮蔽板ａ〜Ｃにより遮蔽さ
れるフィルタＡ−Ｃの遮蔽度を調整、制御する。

なお、この第１図には、第４図に示されたスペクトル補
正フィルタ４が示されていないが、該フィルタ４は、必
要に応じて、光源１より照射される光の光路上、すなわ
ち所定波長光制御装置２０から、光源１側あるいは試験
体８側に配置される。

この場合、光源１より放射された光の全ての光束が前記
スペクトル補正フィルタ４を通過するように、該フィル
タ４を配置すれば、所定波長光は、スペクトル補正フィ
ルタ４及びフィルタＡ−Ｃを通過することにより得られ
ることになる。つまり、フィルタＡ−Ｃは、スペクトル
補正フィルタ４の特性を考慮して決定される。

逆に、前記スペクトル補正フィルタ４を、例えばフィル
タ装置２１内の、各フィルタＡ−Ｃの内側の領域に配置
するようにすれば、フィルタＡ〜Ｃを通過した光は前記
スペクトル補正フィルタ４を通過しないことになるので
、所定波長光は、各フィルタＡ−Ｃの特性のみにより決
定される。つまり、フィルタＡ−Ｃは、スペクトル補正
フィルタ４の特性を考慮しないで決定される。

さて、以上の構成を有する本発明の一実施例において、
光源１を点灯すると、該光源１より放射される疑似太陽
光は、所定波長光制御装置２０、第１反射鏡３、インテ
グレータ５、第２反射鏡６及びコリメータレンズ７を介
して、試験体８に照射される。ここで、遮蔽装置２２の
各遮蔽板ａ〜Ｃが、フィルタ装置２１の各フィルタＡ−
Ｃを完全に遮蔽している場合には、光源１より放射され
る疑似太陽光は、環状に配置された各フィルタＡ〜Ｃの
内側のみを通過するので、所定波長光が重畳されない疑
似太陽光のみが試験体８に照射されることになる。

この状態において、遮蔽装置２２の、例えば遮蔽板すを
、第３図の矢印で示されるように、その外側に移動させ
れば（同図の二点鎖線参照）、光源１より放射された疑
似太陽光は、環状に配置された各フィルタＡ−Ｃの内側
のみならず、フィルタＢ（第２図）をも通過することに
なる。したがって、疑似太陽光、及びフィルタＢを通過
した所定波長光がインテグレータ５に入射されることに
なる。

インテグレータ５は、前記疑似太陽光及び所定波長光を
合成するから、これにより、フィルタＢの通過スペクト
ルを有する所定波長光が、疑似太陽光に対して、光軸が
一致するように重畳され、これが試験体８に照射される
ことになる。

フィルタＢの遮蔽度を変えれば、該フィルタＢを通過す
る光の光量、すなわちフィルタＢの通過スペクトルを有
する所定波長光の光量が変わるから、フィルタＢの移動
距離を調整することにより、前記所定波長光の光量を制
御することができる。

同様に、遮蔽装置２２の遮蔽板ａ及び／あるいはＣを移
動させて、光源１より放射される光をフィルタＡ及び／
あるいはＣを通過させれば、さらに、フィルタＡ及び／
あるいはＣの通過スペクトルを有する所定波長光を、疑
似太陽光に重畳させることができる。

さて、例えばインテグレータ５を通過した光を取出し、
分離用フィルタをかけて重畳前の疑似太陽光を取出し、
その光量を検出すれば、光源１より放射される光の光量
を一定に保つように、該光源１をフィードバック制御す
ることが可能である。

勿論、インテグレータ５に入射される前の、所定波長光
が重畳される前の疑似太陽光の光路上に光量検出用セン
サを配置すれば、前記した分離用フィルタは不要である
。

また、光源１が、その光量変化に応じてスペクトル特性
があまり変らないものであれば、分離用フィルタを用い
ずに重畳光の光量を検出することによっても、光源工の
フィードバック制御が可能である。この場合、スペクト
ル特性が変わるものであっても、光量変化に応じたスペ
クトル特性が予めわかっていれば、光源１の光量制御、
及び遮蔽装置２２の制御を行なうことにより、照射光を
、そのスペクトル特性をあまり変えることなく、光量一
定に制御できる。

さて、前記遮蔽板ａ　−ｃを連動させて、フィルタＡ−
Ｃの遮蔽度を同じに変化させても良いが、遮蔽板ａ　−
ｃを個別に移動可能にすれば、各所定波長光の強度を個
別に変えることができ、試験体８の種類や大きさによっ
て、試験光のスペクトル特性を変更することができる。

また、遮蔽袋ｒａ２２は、各フィルタＡ−Ｃのそれぞれ
に対応するように、該フィルタＡ−Ｃの光源１側に遮蔽
板ａ−ｃを配置することにより構成されるものとして説
明したが、本考案は、特にこれのみに限定されることは
なく、いかなる遮蔽装置を用いても良い。また、遮蔽板
ａ　−ｃを連動して駆動するような場合には、例えば光
学カメラの絞り機構のような遮蔽装置を用いても良い。

さらに、前記実施例では、疑似太陽光に対して３種類の
所定波長光を重畳させる場合を例にとって説明したが、
１種類若しくは２種類、又は４種類以上の所定波長光を
重畳する場合にも、本発明は適用可能であることはいう
までもない。

さらにまた、前記実施例では、各種所定波長光を発生さ
せるためのフィルタは、第２図に示したように、光源ｌ
より放射される光の光路上に環状に配置されるものとし
て説明したが、疑似太陽光及び所定波長光はインテグレ
ータ５により合成されるので、必ずしも環状に配置され
ることはなく、光源１より放射される光の光路の一部に
配置されるようにすれば良い。また、第２図では、各種
の所定波長光を発生させるために、それぞれ３枚ずつの
遮蔽板か配置されているが、これらは少なくとも１枚で
あれば良い。

また、前記実施例では、光源１より放射される光の光路
上にフィルタを固定配置し、該フィルタの光源１側に該
フィルタを遮蔽する遮蔽板を移動可能に配置するものと
して説明したが、前記フィルタを第３図に示した遮蔽板
のように移動可能に構成すれば、遮蔽板を設けることな
く、各フィルタを通過する光の光量（光の通過率）を調
整、制御することができる。すなわち、遮蔽板を設ける
ことなく、フィルタのみで所定波長光制御装置を構成す
ることが可能である。

さらに、第１図には、疑似太陽光及び所定波長光、ある
いはそれらが合成された光の光路を変更して、照光を試
験体８に指向させるための第１反射鏡３及び第２反射＃
ｌ！６が設けられているが、これら反射鏡は、光源１や
楕円ｆｉ２のレイアウト等によっては省略可能であり、
また必要に応じてさらに他の反射鏡が配置されることも
できる。

さらにまた、所定波長光の強度を変更する必要のない場
合には、遮蔽板又はフィルタの移動手段は不要である。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、次の
ような効果が達成される。

（１〉請求項１記載の疑似太陽光照射装置によれば、疑
似太陽光を照射すべき光源より放射される光の光路の一
部に、所定波長光発生用のフィルタを設け、該フィルタ
を通過した光、及び該フィルタを通過しなかった光を合
成するようにしたので、１の光源で、疑似太陽光に所定
スペクトルの所定波長光を重畳させることができる。ま
た、光源のエネルギロスもない。

したがって、当該疑似太陽光照射装置の構成を簡略化か
つ小形化することかできる。

また、疑似太陽光及び所定波長光の光軸を一致させた状
態で、試験光を試験体に照射することができるので、疑
似太陽光及び所定波長光の試験体に対する入射角度が一
致し、それらの強度制御が容易である。

さらに、所定波長光を重畳する前の光（疑似太陽光）の
光量を検出することにより、光量一定のための光源のフ
ィードバック制御が可能なので、当該疑似太陽光照射装
置の構成がさらに簡単である。

光源を複数用いる従来の場合には、それぞれの光源から
放射される光を個別に検出し、制御しなけわばならない
ので、その構成は複雑化する。

（２）請求項２及び３記載の疑似太陽光照射装置によれ
ば、疑似太陽光に重畳される所定波長光の光量を任意に
調整することができるので、試験体の種類や大きさによ
って、試験光のスペクトル特性を変更することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図である。 第２図は第１図のフィルタ装置の平面図である。 第３図は第１図の遮蔽装置の平面図である。 第４図は疑似太陽光照射装置の基本構成の一例を示すブ
ロック図である。 第５図は、疑似太陽光に対して所定波長光を重畳させた
ものを試験光とする疑似太陽光照射装置の一例のブロッ
ク図である。 １・・・光源、２・・・楕円鏡、５・・・インテグレー
タ、８・・・試験体、２０・・・所定波長光制御装置、
２１１．・フィルタ装置、２１Ａ・・・取付枠、２２・
・・遮蔽装置、Ａ−Ｃ・・・フィルタ、ａ　−ｃ・・・
遮蔽板代理人弁理士　平木通人　外１名

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）疑似太陽光に所定波長の光を重畳させて、試験体
   に照射する疑似太陽光照射装置において、光源と、 前記光源より放射される光の光路の一部に配置された少
   なくとも１種類のフィルタと、 前記光源より放射され、前記フィルタを通過した光、及
   び該フィルタを通過しなかった光を合成する積分光学系
   とを具備したことを特徴とする疑似太陽光照射装置。
2. （２）前記フィルタを遮蔽する遮蔽手段と、前記遮蔽手
   段を移動し、該遮蔽手段により遮蔽されるフィルタの遮
   蔽度を調整する遮蔽制御手段とをさらに具備したことを
   特徴とする請求項１記載の疑似太陽光照射装置。
3. （３）前記フィルタを移動し、該フィルタに対する前記
   光の通過率を調整する光通過率制御手段をさらに具備し
   たことを特徴とする請求項１記載の疑似太陽光照射装置
   。