JP5214793B2 - 擬似太陽光照射装置 - Google Patents

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Description

本発明は、擬似太陽光を照射面に照射する擬似太陽光照射装置に関する。
太陽電池は、クリーンなエネルギー源としての重要性が認められ、その需要が高まりつつある。太陽電池の利用分野は、大型機器類のパワーエネルギー源から、精密な電子機器類の小型電源まで、多岐に渡っている。太陽電池が様々な分野で広く利用されるには、当該電池の特性、とりわけ出力特性が正確に測定されていないと、太陽電池を使用する側においても様々な不都合が予測される。このため、太陽電池の検査、測定、および実験に利用可能な、高精度の擬似太陽光を大面積に照射できる技術が特に求められている。
そこで、近年では、擬似太陽光を照射できる装置として、擬似太陽光照射装置が開発されている。当該擬似太陽光照射装置は、一般的に、パネル状の太陽電池の受光面に均一な照度の人工光（擬似太陽光）を照射して、太陽電池の出力特性等を測定するために使用される。
擬似太陽光に求められる主要な要素は、その発光スペクトルを基準太陽光（日本工業規格により制定）に近づけることである。しかしながら、擬似太陽光照射装置は、光源ランプが点または線とみなされる形態であるため、面状の受光面を有する太陽電池の受光面の全面（または全域）に対して均一照度での光の照射は極めて困難であるという問題がある。そこで、擬似太陽光照射装置の照度ムラを調整する工夫を行った技術が、特許文献１に開示されている。
特許文献１では、隣接する個々の室にハロゲンランプとキセノンランプとを設置した擬似太陽光照射装置が開示されている。具体的には、各ランプの上方開放部に専用の光学フィルタを設置し、太陽電池の下方からランプの点灯による擬似太陽光を照射するように構成されている。これによれば、ランプを設置した各室内部に、適宜反射板を設置してランプの照度ムラを調整することができる。
特開２００２−４８７０４号公報
しかしながら、上記の特許文献１に開示されている技術では、擬似太陽光照射装置の照度分布の均一性が不十分である。その理由を以下に説明する。
特許文献１に開示されている技術では、特許文献１の図２から分かるように、４本取付けられたキセノンランプ（もしくは、ハロゲンランプ）の内、中ほどの２本の上部に太陽電池が配置されている。この場合、これらのキセノンランプ（すなわち、他のキセノンランプが両隣に配置されているキセノンランプ）の上部では、隣接するキセノンランプの光量の影響で光強度が増す。
一方、４本のキセノンランプのうち、両端に配置されている２本のキセノンランプ（すなわち、他のキセノンランプが両隣に配置されていないキセノンランプ）の上部では、隣接するランプが１つしかないため、中ほどの２本のキセノンランプと比較して光強度が減る。
したがって、特許文献１に開示されている技術では、中ほどの２本のキセノンランプ上部の光強度は高くて均一であるが、端になるにつれてキセノンランプ上部の光強度は弱くなるような所謂台形型の光強度プロファイルになる。よって、光強度が均一な場所で太陽電池の出力特性等を測定しようとすると、中ほどの２本のキセノンランプ上部しか使えないという欠点があった。
なお、特許文献１では、ハロゲンランプとキセノンランプとの２光源式の擬似太陽光照射装置を開示しているが、キセノンランプあるいはハロゲンランプのみで構成された１光源方式の擬似太陽光照射装置において、複数本のキセノンランプあるいはハロゲンランプをその長手方向に配列して取付ける構成でも同様の課題が現われる。
現在、太陽電池は住宅の屋根への設置はもとより、発電プラント等への展開も始まりつつある。すなわち、太陽電池の用途が広がると共に、太陽電池が大面積化している。擬似太陽光照射装置では、大面積（例えば、１６５０ｍｍ×１０００ｍｍ）の太陽電池を測定できることが好ましく、その測定面積をできるだけ大きくし、かつ測定面積内でスペクトルを均一化する必要がある。
そこで、本発明は上記のような課題を鑑みて成されたものであり、その目的は、照度の均一性が高く、有効測定領域が大きい擬似太陽光照射装置を提供することにある。
本発明に係る擬似太陽光照射装置は、上記の課題を解決するために、光源と、上記光源からの出射光に指向性を付与する光学部材と、上記指向性が付与された上記出射光の発光スペクトルを調整する光学フィルタと、上記発光スペクトルが調整された上記出射光が入射する導光板と、上記導光板に設けられ、上記導光板に入射した上記出射光を照射面に取り出す光取り出し部材と、上記導光板の少なくとも１つの側端面に設けられた側面反射部材とを備えていることを特徴としている。
本発明に係る擬似太陽光照射装置は、上記の課題を解決するために、光源と、上記光源からの出射光に指向性を付与する光学部材と、上記指向性が付与された上記出射光の発光スペクトルを調整する光学フィルタと、上記発光スペクトルが調整された上記出射光が入射する導光板と、上記導光板に設けられ、上記導光板に入射した上記出射光を照射面に取り出す光取り出し部材と、上記導光板の少なくとも１つの側端面に設けられ、上記導光板から出射された一部の光を反射し、上記照射面に向かわせる側面反射部材とを備えていることを特徴としている。
上記の構成によれば、側面反射部材が導光板の側端面に設けられていることによって、導光板の端部（側端面）から照射領域（測定領域）の外部に出射してロスとなる光は、それぞれ側面反射部材によって反射されて導光板内に戻り、照射面側に向かって立ち上がる。結果、導光板の端部から照射面側に向かって立ち上がる光の強度を、導光板の中ほどから照射面側に向かって立ち上がる光の強度と同程度にまで増強することができる。それにより、側面反射部材を導光板に設けなかった場合と比較して、均一な光強度を安定して得ることができる測定領域を拡大することができる。また、側面反射部材といった簡単な構造で照度の均一性を実現することができる。
また、本発明に係る擬似太陽光照射装置は、上記の課題を解決するために、第１の光を照射する第１の光源と、上記第１の光に指向性を付与する第１の光学部材と、上記指向性が付与された上記第１の光の発光スペクトルを調整する第１の光学フィルタと、上記第１の光とは異なる第２の光を照射する第２の光源と、上記第２の光に指向性を付与する第２の光学部材と、上記指向性が付与された上記第２の光の発光スペクトルを調整する第２の光学フィルタと、上記発光スペクトルが調整された上記第１の光における、予め定める境界波長よりも短波長の光と、上記発光スペクトルが調整された上記第２の光における、上記予め定める境界波長よりも長波長の光とを選択して出射する波長選択部材と、上記波長選択部材によって選択された上記第１の光および上記第２の光が入射する導光板と、上記導光板に設けられ、上記導光板に入射した上記第１の光および上記第２の光を照射面に取り出す光取り出し手段と、上記導光板の少なくとも１つの側端面に設けられた側面反射部材とを備えていることを特徴としている。
また、本発明に係る擬似太陽光照射装置は、上記の課題を解決するために、第１の光を照射する第１の光源と、上記第１の光に指向性を付与する第１の光学部材と、上記指向性が付与された上記第１の光の発光スペクトルを調整する第１の光学フィルタと、上記第１の光とは異なる第２の光を照射する第２の光源と、上記第２の光に指向性を付与する第２の光学部材と、上記指向性が付与された上記第２の光の発光スペクトルを調整する第２の光学フィルタと、上記発光スペクトルが調整された上記第１の光における、予め定める境界波長よりも短波長の光と、上記発光スペクトルが調整された上記第２の光における、上記予め定める境界波長よりも長波長の光とを選択して出射する波長選択部材と、上記波長選択部材によって選択された上記第１の光および上記第２の光が入射する導光板と、上記導光板に設けられ、上記導光板に入射した上記第１の光および上記第２の光を照射面に取り出す光取り出し手段と、上記導光板の少なくとも１つの側端面に設けられ、上記導光板から出射された一部の光を反射し、上記照射面に向かわせる側面反射部材とを備えていることを特徴としている。
上記の構成によれば、側面反射部材を導光板に設けなかった場合と比較して、均一な光強度を安定して得ることができる測定領域を拡大することができる。また、側面反射部材といった簡単な構造で照度の均一性を実現することができる。さらに、第１の光源および第２の光源を備えていることによって、より多くの光量（照度）の擬似太陽光を、照射面から出射することが可能となる。
また、本発明に係る擬似太陽光照射装置においては、上記導光板は、複数の導光部材によって構成されていることを特徴としている。
上記の構成によれば、各導光部材の照度調整を独立して行うことができ、結果として照射面全面の照度調整が可能というメリットがある。なお、複数の導光部材を配置する構成は、隣接する導光部材の界面を光が通過する際に生じる光損失が複数回、生じるため、結果として、照射面全面における照射光量はやや低下する。特に端に配置された導光部材による光路の照射光量の低下が懸念される。しかしながら、本発明においては、側面反射部材を導光板の両端面に沿って配置しているため、両端の導光部材における光路においても照度低下が改善でき、照度の均一性を実現できる。
また、本発明に係る擬似太陽光照射装置においては、上記側面反射部材は、板状の部材で構成されていることを特徴としている。
上記の構成によれば、装置の大型化および部材のコストアップを防ぐことができる。
また、本発明に係る擬似太陽光照射装置においては、上記側面反射部材は、上記導光板の厚み方向の高さが調整可能に構成されていることを特徴としている。
上記の構成によれば、側面反射部材の導光板の厚み方向の高さを調整することによって、有効測定領域の拡大あるいは微調整に高さを可変調整することができる。
また、本発明に係る擬似太陽光照射装置においては、自身が格納される筐体をさらに備え、上記筐体の内壁面の一部に対する反射材料の塗布もしくは貼り付けによって上記側面反射部材が構成されていることを特徴としている。
上記の構成によれば、自身が格納される筐体の内壁面の一部に対して反射材料の塗布もしくは貼り付けといった簡易的な構成で側面反射部材を設けることができる。
また、本発明に係る擬似太陽光照射装置においては、上記第１の光源は、上記第１の光であるキセノン光を照射するキセノン光源であり、上記第２の光源は、上記第２の光であるハロゲン光を照射するハロゲン光源であることを特徴としている。
上記の構成によれば、自然光（太陽光）の発光スペクトルに限りなく似た発光スペクトルを有した人工光を照射することができる。
本発明に係る擬似太陽光照射装置によれば、側面反射部材を導光板に設けなかった場合と比較して、均一な光強度を安定して得ることができる測定領域を拡大することができる。また、側面反射部材といった簡単な構造で照度の均一性を実現することができる。
本発明の一実施形態に係る擬似太陽光照射装置の要部構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係るキセノン光源を導光板の照射面（上面）側からみた図である。 本発明の一実施形態に係る擬似太陽光照射装置の要部構成を示す上面図である。 本発明の他の実施形態に係る擬似太陽光照射装置の要部構成を示す図である。 本発明の他の実施形態に係るハロゲン光源を導光板の照射面（上面）側からみた図である。 本発明の他の実施形態に係る擬似太陽光照射装置の要部構成を示す上面図である。 本発明の一実施例に係る擬似太陽光照射装置を示す斜視図である。 （ａ）は、本発明の一実施例に係る擬似太陽光照射装置の断面を示す図であり、（ｂ）は、本発明の一実施例に係る導光板の各光路における照度を示す図であり、（ｃ）は、側面反射部材が導光板の両端面より太陽電池（被照射体）側に配置された本発明の一変形例を示す図であり、（ｄ）は、ＡＬ反射板が導光板の照射面とは反対側の下面に近接して配置された本発明の一変形例を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の他の実施例で用いた擬似太陽光照射装置の断面を示す図であり、（ｃ）は、本発明の他の実施例で用いた導光板の各光路における照度を示す図である。 導光板およびそれに対応する光源のイメージを模式的に示しており、（ａ）は、側面反射部材を用いない場合、（ｂ）は、側面反射部材を用いる場合を示している。
〔第１の実施形態〕
（擬似太陽光照射装置１０の構成）
本発明に係る一実施形態について、図面を参照して説明する。まず、擬似太陽光を照射する擬似太陽光照射装置１０について、図１を参照して詳細に説明する。図１は、擬似太陽光照射装置１０の要部構成を示す図である。擬似太陽光とは人工光の一種であり、自然光（太陽光）の発光スペクトルに限りなく似た発光スペクトルを有している。本実施形態に係る擬似太陽光照射装置１０は、キセノン光を擬似太陽光として太陽電池２０等の被照射体に照射することによって、太陽電池２０の特性を測定する装置である。実際の測定時には、太陽電池２０に測定端子３０を接続し、測定ユニット１２０にその検出信号が伝えられる。
図１に示すように、擬似太陽光照射装置１０は、光結合部材８、キセノン光源９（第１の光源）、反射部材１４、側面反射部材１５、導光部材１６、および光取り出し部材１７を備えている。擬似太陽光照射装置１０は、導光板１６の照射面（上面）から擬似太陽光（図中の矢印）を、太陽電池２０に向けて出射する。以下、擬似太陽光照射装置１０について詳細に説明する。なお、以下の説明では、導光板１６の照射面側を上方、照射面とは反対側（裏側）を下方とする。
導光板１６の両側面（側端面）には、それぞれキセノン光源９が設けられている。導光板１６は、キセノン光源９から導光板１６の両側面に照射される擬似太陽光を、導光板１６の照射面（上面）から照射する。本実施形態に係る擬似太陽光照射装置１０においては、導光板１６のキセノン光源９が設けられていない２つの側面には、側面反射部材１５が設けられている。導光板１６内部を導光してきた光が導光板１６のキセノン光源９が設けられていない側面から漏れた場合に、側面反射部材１５によって太陽電池２０に向けて反射することができる。側面反射部材１５は板状の部材として構成するのが、装置の大型化および部材のコストアップを防ぐことができるので好ましい。また、側面反射部材１５が板状の部材であると、波長３５０ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲で高い反射率が得られるアルミ等の金属板を適用することも可能であるし、樹脂板に金属薄膜を蒸着したものを適用することも可能である。これに限らず、側面反射部材１５は、樹脂板に反射機能を呈する凹凸等を印刷または成型で形成してもよいし、擬似太陽光照射装置１０が格納される筐体の内側にアルミ箔シール等の反射材料を貼ったり、筐体の内側に金属を含む塗料等の反射材料を塗布したりする等、簡易的な構成であってもよい。
光取り出し部材１７は、導光板１６の下方の面に形成されている。光取り出し部材１７は、キセノン光源９から出射された擬似太陽光を、導光板１６の照射面に取り出す。具体的には、キセノン光源９から導光板１６に入射した光（擬似太陽光）は、導光板１６内部を伝搬する。このとき、光取り出し部材１７に当たった光は、導光板１６の照射面へ出射される。これにより、より広い面積の照射面から、均一に擬似太陽光を照射することが可能となる。なお、光取り出し部材１７は、例えば、印刷または金型等によって形成された散乱体であってもよい。散乱体は、導光板１６内部の擬似太陽光を散乱させて、照射面へ導くことができる。また、散乱体のパターン、すなわちドットの形状、大きさ、ピッチ、あるいは間隔等は、太陽電池２０の全領域に均等に擬似太陽光が照射されるように該太陽電池２０のサイズを考慮して適宜設定される。
光取り出し部材１７のさらに下方には、反射部材１４が配置されている。導光板１６内部を導光してきた光が導光板１６から下方側に漏れた場合に、反射部材１４によって太陽電池２０に向けて反射することができる。反射部材１４としては、アルミ等の金属で形成された反射ミラー、あるいは印刷または金型等で反射パターンを形成した樹脂部材等が適用され得る。
キセノン光源９は、導光板１６の両側面に配置されており、導光板１６の両端に擬似太陽光を出射する。このため、より多くの光量（照度）の擬似太陽光を、照射面から出射することが可能となる。ただし、キセノン光源９は、導光板１６の両端に設ける必要はなく、導光板１６の一方の端部にのみ設けられていてもよい。
（キセノン光源９の構成）
以下では、キセノン光源９の詳細な構成について、図２を参照して説明する。図２は、キセノン光源９を導光板１６の照射面（上面）側からみた図である。図２に示すように、キセノン光源９は、キセノンランプ１、集光素子２（光学部材）、テーパカプラ３（光学部材）、反射板７ａ，７ｂ、および光学フィルタ４から構成されている。
キセノンランプ１は、導光板１６に効率よく光を入射させるために筒状の形状であることが好ましい。キセノンランプ１が筒状であると、図１に示したように、キセノンランプのＸＺ平面内で断面が円形状となるため、キセノンランプ１から出射した光はＸＺ平面内で全方向に向かって出射される。そこで、キセノンランプ１から出射された光を効率よく導光板１６に入射させるために、キセノンランプ１は、テーパカプラ３への出射方向以外が、集光素子２に包囲されている。これにより、キセノンランプ１から出射される光のうち、テーパカプラ３に向かわない光が、集光素子２で反射し、テーパカプラ３に向かって出射する。つまり、集光素子２は、キセノンランプ１から出射された光を集めて出射させる。集光素子２は、楕円ミラーまたは放物面ミラー等であり、キセノンランプ１から出射された光の放射指向性を揃える。その結果、キセノンランプ１から直接出射される光、および集光素子２により反射された光が、テーパカプラ３に向かって出射される。したがって、キセノンランプ１からの出射光が有効に利用される。
テーパカプラ３は、キセノン光源９に設けられた光学素子である。テーパカプラ３は、キセノンランプ１と光学フィルタ４との間に設けられている。テーパカプラ３の一方の端部は、キセノンランプ１と近接して配置され、他方の端部は光学フィルタ４に近接して配置されている。図２に示すように、テーパカプラ３は、Ｚ方向からみた場合に対向する一対の面がテーパ形状になっている。すなわち、テーパカプラ３の入射面から出射面に向かって、テーパカプラ３の断面積が徐々に増加する。このような構造によって、キセノンランプ１から出力された光は、テーパカプラ３の側面で反射を繰り返し指向性が改善される。これにより、テーパカプラ３の出射面に略垂直な方向（Ｘ方向）に指向性が揃った光が、テーパカプラ３の出射面から出射される。点線は、ランプカバー４０を示している。
ここで、キセノン光源９は、擬似太陽光のスペクトル分布を基準太陽光のスペクトル分布に近似させるために、光学フィルタ４を備えている。光学フィルタ４は、キセノンランプ１（テーパカプラ３）から出射された光のスペクトル分布を調整（透過率を制御）する光学素子である。光学フィルタ４は、通常エアマスフィルタ（スペクトル調整フィルタ）と称される。光学フィルタ４は、キセノンランプ１に対応するテーパカプラ３の出射面に近接して設けられている。光学フィルタ４は、テーパカプラ３から出射されるキセノン光のスペクトル分布を調整する。これによって、テーパカプラ３から出射されたキセノン光のうち、擬似太陽光を生成する上で不必要な波長成分を取り除くことができる。光学フィルタ４によってスペクトル調整された光は、光結合部材８を通って導光板１６に入射する。
導光板１６は石英等の透過率の高い材料で構成されるが、コストが高いためできるだけ薄い石英ガラス等を利用することが好ましい。そこで、光結合部材８において、テーパカプラ３を通過した光の幅を、薄型の導光板１６の厚さまで薄くする構成が好適である。
（擬似太陽光の照射）
本実施形態に係る擬似太陽光放射装置１０における擬似太陽光の照射について、より詳しくみていく。図３は、擬似太陽光照射装置１０の要部構成を示す上面図である。
図３に示すように、キセノンランプ１は、長いサイズのものを低コストで製作するのが困難であるため、擬似太陽光照射装置１０では複数のキセノンランプ１を配列したものを用いるのが好ましい。この場合、キセノンランプ１の数に合わせて、導光板１６を複数（図３では８枚）の導光部材１６ａ〜導光部材１６ｈに分割している。すなわち、各導光部材１６ａ〜導光部材１６ｈに対応する複数（図３では８個）のキセノン光源９が設けられている。
擬似太陽光照射装置１０では、導光板１６を複数の導光部材１６ａ〜導光部材１６ｈに分割することによって、導光部材１６ａ〜導光部材１６ｈ全体としての投入光量を高めることができる。また、導光板１６を１枚で形成するよりも、サイズの小さい導光部材を複数並べて構成する方が、所望のサイズの導光板１６を得るに当たりコスト的に有利である。
上述したように、図３では、導光部材１６ａ〜１６ｈをＹ方向に８枚配列して導光板１６を構成している。導光部材１６ａ〜１６ｈには、それぞれに対応して設けられたキセノン光源９から、テーパカプラ３、光学フィルタ４、および光結合部材８を通過して、光が導入される。後述の説明のために、導光部材１６ａ〜１６ｈ内の光路を光路１〜光路８と定義する。
導光部材１６ｂ〜１６ｇは、配列した８枚の導光部材の中ほどに位置するものであり、いずれも両隣に他の導光部材が配置されている。すなわち、光路２〜７については、両隣に他の光路が配置されているが、光路１および光路８は両隣に他の光路がない。光路１についてはＹ方向側（紙面右側）に光路２が配置されているのみであり、光路８についてはＹ方向とは反対側（紙面左側）に光路７が配置されているのみである。
導光部材１６ｂ〜１６ｇに入射した光は、各々の光路を通過すると共に、その一部は隣接する導光部材に入射する。すなわち、導光部材１６ｂ〜１６ｇに入射した光の一部は、隣接する光路に混じりながら、各々の導光部材の長手方向（Ｘ方向）に導光しつつ、Ｚ方向側（擬似太陽光照射装置１０の照射面側）に配置される太陽電池２０に向かって立ち上がる。
一方、導光部材１６ａに入射した光は、光路１を通過し、導光部材１６ａの長手方向（Ｘ方向）に導光しながら、導光部材１６ａからＺ方向側（擬似太陽光照射装置１０の照射面側）に配置される太陽電池２０に向かって立ち上がると共に、隣接する導光部材１６ｂの光路２に混じって導光部材１６ｂからも立ち上がる。導光部材１６ｈについても同様に、導光部材１６ｈに入射した光は、光路８を通過し、導光部材１６ｈの長手方向（Ｘ方向）に導光しながら、導光部材１６ｈからＺ方向側（擬似太陽光照射装置１０の照射面側）に配置される太陽電池２０に向かって立ち上がると共に、隣接する導光部材１６ｇの光路７に混じって導光部材１６ｇからも立ち上がる。
通常であれば、導光部材１６ａに入射した光の一部は、導光部材１６ａのＹ方向とは反対側（紙面左側）に出射する。このような光は測定領域（太陽電池２０が配置される領域）の外部に出射し、測定光として利用できず光利用効率としてはロスとなる。導光部材１６ｈについても同様であり、導光部材１６ｈに入射した光の一部は、導光部材１６ｈのＹ方向（紙面右側）に出射する。このような光は測定領域（太陽電池２０が配置される領域）の外部に出射し、測定光として利用できず光利用効率としてはロスとなる。
また、特に導光部材１６ａ〜１６ｈとして、比較的広い一枚の導光部材ではなく、複数の導光部材を配置した構成は、各導光部材から独立して光を照射することになるため、端に配置された導光部材１６ａおよび導光部材１６ｈにおける照射輝度の低下から、輝度むらが顕著に現われる。これは、一枚の導光部材を配置した場合は、光は導光部材の内部を伝搬して外部に照射されるため、照射される光が均一となりやすい傾向があるが、複数の導光部材を配置した場合は、隣接する導光部材との間に界面が存在するため、隣接する導光部材間の光の伝播が低く、端に配置された導光部材１６ａおよび導光部材１６ｈそれぞれに隣接した導光部材１６ｂおよび導光部材１６ｇから照射される光の輝度の差に起因する。
ただし、本実施形態においては、側面反射部材１５を導光板１６においてキセノン光源９が設けられていない２つの側面に設けられている。すなわち、導光部材１６ａの光路１のＹ方向とは反対側（紙面左側）と、導光部材１６ｈの光路８のＹ方向側（紙面右側）に設けられている。上述したような導光部材１６ａの光路１および導光部材１６ｈの光路８から測定領域の外部に出射してロスとなる光は、それぞれ側面反射部材１５によって反射されて光路１および光路８に戻り、光路１および光路８からＺ方向側（擬似太陽光照射装置２０の照射面側）に向かって立ち上がる。結果、導光部材１６ａの光路１および導光部材１６ｈの光路８からＺ方向側（擬似太陽光照射装置２０の照射面側）に向かって立ち上がる光の強度を、導光部材１６ｂ〜１６ｇの光路２〜７からＺ方向側（擬似太陽光照射装置２０の照射面側）に向かって立ち上がる光の強度と同程度にまで増強することができる。それにより、側面反射部材１５を導光板１６に設けなかった場合は、均一な光強度を安定して得ることができる測定領域（太陽電池２０が配置される領域）は図中に示す点線部２１’であったが、そのような均一な光強度を安定して得ることができる測定領域を図中に示す点線部２１にまで拡大することができる。また、側面反射部材１５といった簡単な構造で照度の均一性を実現することができる。
なお、側面反射部材１５の位置や高さ（導光板１６の厚み方向の高さ）は、図示しない側面反射部材調整機構で調整可能であり、有効測定領域の拡大あるいは微調整に位置や高さを可変調整してもよい。また、本実施形態のように複数の導光部材を配置する構成は、各導光部材の照度調整を独立して行うことができ、結果として照射面全面の照度調整が可能というメリットがある。なお、複数の導光部材を配置する構成は、隣接する導光部材の界面を光が通過する際に生じる光損失が複数回、生じるため、結果として、照射面全面における照射光量はやや低下する。特に端に配置された導光部材による光路の照射光量の低下が懸念される。しかしながら、本実施形態においては、側面反射部材１５を導光板１６の両端面に沿って配置しているため、両端の導光部材における光路においても照度低下が改善でき、照度の均一性を実現できる。
〔第２の実施形態〕
（擬似太陽光照射装置１００の構成）
本発明に係る一実施形態について、図面を参照して説明する。まず、擬似太陽光を照射する擬似太陽光照射装置１００について、図４を参照して詳細に説明する。図４は、擬似太陽光照射装置１００の要部構成を示す図である。擬似太陽光とは人工光の一種であり、自然光（太陽光）の発光スペクトルに限りなく似た発光スペクトルを有している。本実施形態に係る擬似太陽光照射装置１００は、キセノン光（第２の光）とハロゲン光（第１の光）との合成光を擬似太陽光として、太陽電池２０等の被照射体に照射する。実際の測定時には、太陽電池２０に測定端子３０を接続し、測定ユニット１２０にその検出信号が伝えられる。
図４に示すように、擬似太陽光照射装置１００は、波長選択部材５、光結合部材８、キセノン光源９（第２の光源）、ハロゲン光源１９（第１の光源）、反射部材１４、側面反射部材１５、導光板１６、および光取り出し部材１７を備えている。擬似太陽光照射装置１００は、導光板１６の照射面（上面）から擬似太陽光（図中の矢印）を、太陽電池２０に向けて出射する。以下、擬似太陽光照射装置１０について詳細に説明する。なお、以下の説明では、導光板１６の照射面側を上方、照射面とは反対側（裏側）を下方とする。
導光板１６の両側面（側端面）には、それぞれキセノン光源９およびハロゲン光源１９が設けられている。導光板１６は、キセノン光源９およびハロゲン光源１９から導光板１６の両側面に照射される擬似太陽光を、導光板１６の照射面（上面）から照射する。本実施形態に係る擬似太陽光照射装置１００においては、導光板１６のキセノン光源９およびハロゲン光源１９が設けられていない２つの側面には、側面反射部材１５が設けられている。導光板１６内部を導光してきた光が導光板１６のキセノン光源９およびハロゲン光源１９が設けられていない側面から漏れた場合に、側面反射部材１５によって太陽電池２０に向けて反射することができる。側面反射部材１５は板状の部材として構成するのが、装置の大型化および部材のコストアップを防ぐことができるので好ましい。また、側面反射部材１５が板状の部材であると、波長３５０ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲で、高い反射率が得られるアルミ等の金属板を適用することも可能であるし、樹脂板に金属薄膜を蒸着したものを適用することも可能である。これに限らず、側面反射部材１５は、樹脂板に反射機能を呈する凹凸等を印刷または成型で形成してもよいし、擬似太陽光照射装置１０が格納される筐体の内側にアルミ箔シール等の反射材料を貼ったり、筐体の内側に金属を含む塗料等の反射材料を塗布したりする等、簡易的な構成であってもよい。
光取り出し部材１７は、導光板１６の下方の面に形成されている。光取り出し部材１７は、キセノン光源９およびハロゲン光源１９から出射された擬似太陽光を、導光板１６の照射面に取り出す。具体的には、キセノン光源９およびハロゲン光源１９から導光板１６に入射した光（擬似太陽光）は、導光板１６内部を伝搬する。このとき、光取り出し部材１７に当たった光は、導光板１６の照射面へ出射される。これにより、より広い面積の照射面から、均一に擬似太陽光を照射することが可能となる。なお、光取り出し部材１７は、例えば、印刷または金型等によって形成された散乱体であってもよい。散乱体は、導光板１６内部の擬似太陽光を散乱させて、照射面へ導くことができる。また、散乱体のパターン、すなわちドットの形状、大きさ、ピッチ、あるいは間隔等は、太陽電池２０の全領域に均等に擬似太陽光が照射されるように該太陽電池２０のサイズを考慮して適宜設定される。
光取り出し部材１７のさらに下方には、反射部材１４が配置されている。導光板１６内部を導光してきた光が導光板１６から下方側に漏れた場合に、反射部材１４によって太陽電池２０に向けて反射することができる。反射部材１４としては、アルミ等の金属で形成された反射ミラー、あるいは印刷または金型等で反射パターンを形成した樹脂部材等が適用され得る。
キセノン光源９およびハロゲン光源１９は、導光板１６の両側面に配置されており、導光板１６の両端に擬似太陽光を出射する。このため、より多くの光量（照度）の擬似太陽光を、照射面から出射することが可能となる。ただし、キセノン光源９およびハロゲン光源１９は、導光板１６の両端に設ける必要はなく、導光板１６の一方の端部にのみ設けられていてもよい。
（キセノン光源９およびハロゲン光源１９の構成）
キセノン光源９の構成は、第１の実施形態で述べたものと同じであるため、ここではその詳細な説明を省略する。そこで、以下では、ハロゲン光源１９の詳細な構成について、図５を参照して説明する。図５は、ハロゲン光源１９を導光板１６の照射面（上面）側からみた図である。図５に示すように、ハロゲン光源１９は、ハロゲンランプ１１、集光素子１２（光学部材）、テーパカプラ１３（光学部材）、反射板１７ａ，１７ｂ、および光学フィルタ６から構成されている。
ハロゲンランプ１１は、導光板１６に効率よく光を入射させるために筒状の形状であることが好ましい。ハロゲンランプ１１が筒状であると、図５に示したように、ハロゲンランプのＸＺ平面内で断面が円形状となるため、ハロゲンランプ１１から出射した光はＸＺ平面内で全方向に向かって出射される。そこで、ハロゲンランプ１１から出射された光を効率よく導光板１６に入射させるために、ハロゲンランプ１１は、テーパカプラ１３への出射方向以外が、集光素子１２に包囲されている。これにより、ハロゲンランプ１１から出射される光のうち、テーパカプラ１３に向かわない光が、集光素子１２で反射し、テーパカプラ１３に向かって出射する。つまり、集光素子１２は、ハロゲンランプ１１から出射された光を集めて出射させる。集光素子１２は、楕円ミラーまたは放物面ミラー等であり、ハロゲンランプ１１から出射された光の放射指向性を揃える。その結果、ハロゲンランプ１１から直接出射される光、および集光素子１２により反射された光が、テーパカプラ１３に向かって出射される。したがって、ハロゲンランプ１１からの出射光が有効に利用される。
テーパカプラ１３は、ハロゲン光源１９に設けられた光学素子である。テーパカプラ１３は、ハロゲンランプ１１と光学フィルタ６との間に設けられている。テーパカプラ１３の一方の端部は、ハロゲンランプ１１と近接して配置され、他方の端部は光学フィルタ６に近接して配置されている。図５に示すように、テーパカプラ１３は、Ｘ方向からみた場合に対向する一対の面がテーパ形状になっている。すなわち、テーパカプラ１３の入射面から出射面に向かって、テーパカプラ１３の断面積が徐々に増加する。このような構造によって、ハロゲンランプ１１から出力された光は、テーパカプラ１３の側面で反射を繰り返し指向性が改善される。これにより、テーパカプラ１３の出射面に略垂直な方向（Ｚ方向）に指向性が揃った光が、テーパカプラ１３の出射面から出射される。点線は、ランプカバー４０を示している。
ここで、ハロゲン光源１９は、擬似太陽光のスペクトル分布を基準太陽光のスペクトル分布に近似させるために、光学フィルタ６を備えている。光学フィルタ６は、ハロゲンランプ１１（テーパカプラ１３）から出射された光のスペクトル分布を調整（透過率を制御）する光学素子である。光学フィルタ６は、通常エアマスフィルタ（スペクトル調整フィルタ）と称される。光学フィルタ６は、ハロゲンランプ１１に対応するテーパカプラ１３の出射面に近接して設けられている。光学フィルタ６は、テーパカプラ１３から出射されるハロゲン光のスペクトル分布を調整する。これによって、テーパカプラ１３から出射されたハロゲン光のうち、擬似太陽光を生成する上で不必要な波長成分を取り除くことができる。
光学フィルタ４および光学フィルタ６は光学多層膜をガラス部材に形成することによって、透過した光が基準太陽光に合うような透過率を形成することができる。ここで、テーパカプラ３およびテーパカプラ１３によって光の指向性をそろえる利点は、光学フィルタ４および光学フィルタ６の構造と関係する。このため、光学フィルタ４および光学フィルタ６への入射角が光学フィルタ４および光学フィルタ６への垂直入射よりもずれが大きいほど透過率特性も変化してしまう。つまり、光学フィルタ４および光学フィルタ６に指向性の悪い光が入射すると、基準太陽光のスペクトル分布と乖離したスペクトル分布を有する擬似太陽光を生成してしまう。しかし、テーパカプラ３およびテーパカプラ１３を用いて光の指向性を揃えれば、基準太陽光のスペクトル分布に近い擬似太陽光を生成することが可能である。
具体的には、テーパカプラ３およびテーパカプラ１３から出射された光は、それぞれ光学フィルタ４および光学フィルタ６に対して、入射角範囲が±３０°以下になる。この光学フィルタ４および光学フィルタ６は入射角０°、つまり光学フィルタ４および光学フィルタ６に対して垂直で入射する場合に、所定の透過特性が得られるように設計されているため、入射光の光学フィルタ４および光学フィルタ６への垂直方向の位相ずれ（１−ｃｏｓ３０°で近似）が最大で１４％であり、入射角成分が０°から３０°まで広がっていた場合でも、位相ずれは０％から１４％の平均的な値になり、設計入射角０°の場合に対しての光学フィルタ４および光学フィルタ６への入射時の透過率の変動が小さくなる。
このように、光学フィルタ４および光学フィルタ６に対して、指向性の高い光が入射するので、スペクトルの制御性が高まり、より基準太陽光に近い擬似太陽光を形成することができる。その結果、光学フィルタ４および光学フィルタ６を通過することで得られる光は、より設計に近く、つまり実際の太陽光に近くなり、擬似太陽光のスペクトル合致度は、基準太陽光からのずれが±５％以内のＪＩＳ ＭＳ級の光にすることができる。
続いて、光学フィルタ４および光学フィルタ６から出射された光は、波長選択部材５に入射する。波長選択部材５は、波長選択の機能を有する。つまり、波長選択部材５は、キセノンランプ１およびハロゲンランプ１１から出射される光から擬似太陽光に必要な光を選択（抽出）すると共に、選択された光を混合して擬似太陽光を合成する。具体的には、波長選択部材５は、境界波長未満（境界波長（例えば、６５０ｎｍ）よりも短波長側）の光を反射する一方、境界波長以上（境界波長よりも長波長側）の光を透過する。言い換えれば、波長選択部材５は、擬似太陽光に必要な長波長側の光を透過する一方、短波長側の光を反射する機能を有する。そして、長波長側の光と短波長側の光とを混合して擬似太陽光を合成する。
より詳細には、ハロゲンランプ１１からの出射光は、擬似太陽光に必要な長波長側の成分を多く含む。一方、キセノンランプ１からの出射光は、擬似太陽光に必要な短波長側の成分を多く含む。波長選択部材５は、６００〜８００ｎｍの範囲で境界波長が設定されており、この境界波長未満の光を反射する一方、境界波長以上の光を透過する。つまり、ハロゲンランプ１１からの出射光のうち、境界波長以上の光（長波長側の成分の光）のみが、波長選択部材５により透過する。一方、キセノンランプ１からの出射光のうち、境界波長未満の光（短波長側の成分の光）のみが、波長選択部材５により反射する。
例えば、６５０ｎｍ以上の波長の光をハロゲンランプ１１の光で使用し、キセノンランプ１の光を波長６５０ｎｍ未満で使用するとする。この場合、波長選択部材５の反射と透過との境界波長は波長６５０ｎｍである。つまり、波長選択部材５は、波長６５０ｎｍよりも短波長の光を反射させ、６５０ｎｍ以上の長波長の光を透過する特性を持っている。これにより、擬似太陽光に必要な波長の光のみが、波長選択部材５により選択される。そして、選択された光が合成され、擬似太陽光として出射される。なお、波長選択部材５が反射または透過させる光の境界波長は、任意に設定すればよい。ただし、キセノンランプ１の発光スペクトルの輝線成分を低減するために、６００〜７００ｎｍの範囲で選択することが好ましい。さらに、波長選択部材５としては、波長依存性のある鏡またはフィルタを用いることができる。例えば、コールドミラー、ホットミラー等を用いることができる。
このように、波長選択部材５は、ハロゲンランプ１１の出射光に含まれる擬似太陽光の合成に必要な長波長成分の光と、キセノンランプ１の出射光に含まれる擬似太陽光の合成に必要な短波長成分の光とを抽出して、擬似太陽光を生成する。この際、スペクトル制御されていないハロゲンランプ１１の短波長成分の光が除かれ、同様に、スペクトル制御されていないキセノンランプ１の長波長成分の光が除かれることになる。したがって、擬似太陽光の発光スペクトルを基準太陽光の発光スペクトルにより近似させることが可能となる。
導光板１６は石英等の透過率の高い材料で構成されるが、コストが高いためできるだけ薄い石英ガラス等を利用することが好ましい。そこで、光結合部材８において、テーパカプラ３およびテーパカプラ１３を通過した光の幅を、薄型の導光板１６の厚さまで薄くする構成が好適である。
（擬似太陽光の照射）
本実施形態に係る擬似太陽光放射装置１００における擬似太陽光の照射について、より詳しくみていく。図６は、擬似太陽光照射装置１００の要部構成を示す上面図である。
図６に示すように、キセノンランプ１およびハロゲンランプ１１は、それぞれ長いサイズのものを低コストで製作するのが困難であるため、擬似太陽光照射装置１００では複数のキセノンランプ１およびハロゲンランプ１１を配列したものを用いるのが好ましい。この場合、キセノンランプ１およびハロゲンランプ１１の数に合わせて、導光板１６を複数（図６では８枚）の導光部材１６ａ〜導光部材１６ｈに分割している。すなわち、各導光部材１６ａ〜導光部材１６ｈに対応する複数（図６では８個）のキセノン光源９およびハロゲン光源１９が設けられている。
擬似太陽光照射装置１００では、導光板１６を複数の導光部材１６ａ〜導光部材１６ｈに分割することによって、導光部材１６ａ〜導光部材１６ｈ全体としての投入光量を高めることができる。また、導光板１６を１枚で形成するよりも、サイズの小さい導光部材を複数並べて構成する方が、所望のサイズの導光板１６を得るに当たりコスト的に有利である。
上述したように、図６では、導光部材１６ａ〜１６ｈをＹ方向に８枚配列して導光板１６を構成している。導光部材１６ａ〜１６ｈには、それぞれに対応して設けられたキセノン光源９およびハロゲン光源１９から、テーパカプラ３、光学フィルタ４、および光結合部材８を通過して、光が導入される。後述の説明のために、導光部材１６ａ〜１６ｈ内の光路を光路１〜８と定義する。
導光部材１６ｂ〜１６ｇは、配列した８枚の導光部材の中ほどに位置するものであり、いずれも両隣に他の導光部材が配置されている。すなわち、光路２〜７については、両隣に他の光路が配置されているが、光路１および光路８は両隣に他の光路がない。光路１についてはＹ方向側（紙面右側）に光路２が配置されているのみであり、光路８についてはＹ方向とは反対側（紙面左側）に光路７が配置されているのみである。
導光部材１６ｂ〜１６ｇに入射した光は、各々の光路を通過すると共に、その一部は隣接する導光部材に入射する。すなわち、導光部材１６ｂ〜１６ｇに入射した光の一部は、隣接する光路に混じりながら、各々の導光部材の長手方向（Ｘ方向）に導光しつつ、Ｚ方向側（擬似太陽光照射装置１０の照射面側）に配置される太陽電池２０に向かって立ち上がる。
一方、導光部材１６ａに入射した光は、光路１を通過し、導光部材１６ａの長手方向（Ｘ方向）に導光しながら、導光部材１６ａからＺ方向側（擬似太陽光照射装置１０の照射面側）に配置される太陽電池２０に向かって立ち上がると共に、隣接する導光部材１６ｂの光路２に混じって導光部材１６ｂからも立ち上がる。導光部材１６ｈについても同様に、導光部材１６ｈに入射した光は、光路８を通過し、導光部材１６ｈの長手方向（Ｘ方向）に導光しながら、導光部材１６ｈからＺ方向側（擬似太陽光照射装置１０の照射面側）に配置される太陽電池２０に向かって立ち上がると共に、隣接する導光部材１６ｇの光路７に混じって導光部材１６ｇからも立ち上がる。
通常であれば、導光部材１６ａに入射した光の一部は、導光部材１６ａのＹ方向とは反対側（紙面左側）に出射する。このような光は測定領域（太陽電池２０が配置される領域）の外部に出射し、測定光として利用できず光利用効率としてはロスとなる。導光部材１６ｈについても同様であり、導光部材１６ｈに入射した光の一部は、導光部材１６ｈのＹ方向（紙面右側）に出射する。このような光は測定領域（太陽電池２０が配置される領域）の外部に出射し、測定光として利用できず光利用効率としてはロスとなる。
ただし、本実施形態においては、側面反射部材１５を導光板１６においてキセノン光源９およびハロゲン光源１９が設けられていない２つの側面に設けている。すなわち、導光部材１６ａの光路１のＹ方向とは反対側（紙面左側）と、導光部材１６ｈの光路８のＹ方向側（紙面右側）に設けられている。上述したような導光部材１６ａの光路１および導光部材１６ｈの光路８から測定領域の外部に出射してロスとなる光は、それぞれ側面反射部材１５によって反射されて光路１および光路８に戻り、光路１および光路８からＺ方向側（擬似太陽光照射装置２０の照射面側）に向かって立ち上がる。結果、導光部材１６ａの光路１および導光部材１６ｈの光路８からＺ方向側（擬似太陽光照射装置２０の照射面側）に向かって立ち上がる光の強度を、導光部材１６ｂ〜１６ｇの光路２〜７からＺ方向側（擬似太陽光照射装置２０の照射面側）に向かって立ち上がる光の強度と同程度にまで増強することができる。それにより、側面反射部材１５を導光板１６に設けなかった場合は、均一な光強度を安定して得ることができる測定領域（太陽電池２０が配置される領域）は図中に示す点線部２１’であったが、そのような均一な光強度を安定して得ることができる測定領域を図中に示す点線部２１にまで拡大することができる。
また、本実施形態のように複数の導光部材を配置する構成は、各導光部材の照度調整を独立して行うことができ、結果として照射面全面の照度調整が可能というメリットがある。なお、複数の導光部材を配置する構成は、隣接した導光部材の界面を光が通過する際に生じる光損失が複数回、生じるため、結果として、照射面全面における照射光量はやや低下する。特に端に配置された導光部材による光路の照射光量の低下が懸念される。しかしながら、本実施形態においては、側面反射部材１５を導光板１６の両端面に沿って配置しているため、両端の導光部材における光路においても照度低下が改善でき、照度の均一性を実現できる。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
以下では、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、これら実施例に限定されるものではない。
〔実施例１〕
本発明の第２の実施形態に係る擬似太陽光照射装置１００の一部を変形した実施例を、図７および図８を参照して説明する。図７は、本実施例に係る擬似太陽光照射装置１００を示す斜視図である。図８（ａ）は、本実施例に係る擬似太陽光照射装置１００の断面を示す図であり、図８（ｂ）は、導光板１６の各光路における照度を示す図である。
本実施例では、図７に示すように、キセノン光源９およびハロゲン光源１９を用いた第２の実施形態に係る擬似太陽光照射装置１００を用いた。ハロゲン光源１９におけるテーパカプラ１３の出射端のＹ方向の幅、ならびに導光部材１６ａ〜１６ｈ各々のＹ方向の幅は２２５ｍｍとし、８枚の配列で１８００ｍｍの測定領域とした。導光部材１６ａ〜１６ｈ各々のＸ方向の長さは１０００ｍｍである。
ハロゲン光源１９については、導光部材１６ａ〜１６ｈに対して、それぞれ２つのテーパカプラ１３を設け、それらのテーパカプラ１３に対応してハロゲン光源１９を設けた。これは、ハロゲンランプ１１に関しては、フィラメント長の長いランプを構成し難く、構成しやすい短いフィラメント長のハロゲンランプ１１を２本並べることによって対応しているためである。ハロゲン光源１９に対応するテーパカプラ１３の出射端のＹ方向の幅は１１２．５ｍｍとし、２本配列することによって導光部材１６ａ〜１６ｈ各々のＹ方向の幅の２２５ｍｍに合わせた。これにより、複数の導光部材１６ａ〜１６ｈを配列することによって見かけ上のサイズが大きい導光板１６を構成している。
本実施例に係る擬似太陽光照射装置１００では、導光板１６の両側面に側面反射部材１５を設けた。具体的には、図８（ａ）に示すように、導光部材１６ａに関しては紙面右側（図７のＹ方向とは反対側）に側面反射部材１５を設け、導光部材１６ｈに関しては紙面左側（図７のＹ方向側）に側面反射部材１５を設けた。なお、導光板１６の上方（照射面側）には、図８（ａ）に示すように、必要に応じて導光板１６を傷または埃等から保護する透明の保護板１８が配置される。側面反射部材１５は、反射部材１４の直上から保護板１８の直下までの間に設けた。図７では、図を分かりやすくするために、保護板１８は図示していない。
ここで、本実施例に係る擬似太陽光照射装置１００を用いて、側面反射部材１５を配置した場合と、上記の側面反射部材１５を配置しなかった場合とで得られる照度を比較した。図８（ｂ）に示すＡは、側面反射部材１５を設置した場合の光路１〜８における照度データであり、Ｂは、側面反射部材１５を設置しなかった場合の光路１〜８における照度データである。測定箇所は、導光部材１６ａ〜１６ｈ各々のＸ方向の中央部である。
側面反射部材１５を設置した場合の照度データＡでは、光路１から光路８までが規定照度Ｌ（必要な光照度レベル；ここでは仮に４０ｍｃｄ／ｃｍ２としている）まで均一に照射されている。一方、側面反射部材１５を設置しない場合の照度データＢでは、光路１および光路８のように端の光路で照度が弱くなる、所謂台形型の光強度プロファイルになっている。これから分かるように、導光部材１６ａの光路１および導光部材１６ｈの光路８からＺ方向側（擬似太陽光照射装置２０の照射面側）に向かって立ち上がる光の強度を、導光部材１６ｂ〜１６ｇの光路２〜７からＺ方向側（擬似太陽光照射装置２０の照射面側）に向かって立ち上がる光の強度と同程度にまで増強することができる。それにより、側面反射部材１５を導光板１６に設けなかった場合と比較して、均一な光強度を安定して得ることができる測定領域を図中に示す点線部２１にまで拡大することができることが分かった。
なお、側面反射部材１５は、導光板１６の両端面、すなわち導光板１６の厚み方向に平行な側面に配置せず、導光板１６の両端面よりも太陽電池２０（被照射体）側に配置してもよい。換言すれば、側面反射部材１５は、保護板１８と導光板１６との間に配置してもよい。
例えば、図８（ｃ）には、側面反射部材１５が導光板１６の両端面より太陽電池２０（被照射体）側に配置された変形例を示す。この変形例によれば、導光板１６の太陽電池２０（被照射体）側にのみ側面反射部材１５を形成することによって、光の指向性の変化が起こりにくい状態になり、指向性を重視した擬似太陽光照射を行うことが可能である。
例えば、導光板１６の両端面に側面反射部材１５を配置した場合、導光板１６のＡＬミラー７（反射部材１４）側に照射され、ＡＬミラー７で反射された照射指向性の悪い光（例えば、導光板１６の両端面への入射角θが３０°以下と小さい光）が、側面反射部材１５で反射されて戻され、照射面において測定に利用される光に混在することになる。このため、反射光量は増加するが、その結果、照射指向性が低下する傾向がある。
これに対して、図８（ｃ）に示す変形例によれば、指向性の悪い光は側面反射部材１５によって反射されることなく、外部へ導光板１６の両端面から漏れ出すため、指向性の良い光のみが照射面に対して反射されることになる。このため、測定に使用される光は指向性の高い光となる。
また、図８（ｄ）には、ＡＬ反射板７が導光板１６の照射面とは反対側の下面に近接して配置された変形例を示す。本変形例では、導光板板１６とＡＬミラー７とが近接配置されていることによって、側面反射部材１５が導光板１６の両端面よりも太陽電池２０（被照射体）側に配置された場合であっても、導光板１６の両端面に側面反射部材１５がないことによって、反射されずに導光板１６から出ていく光の量を減らすことができる。つまり、導光板１６の両端面に入射する光の割合を低減し、直接、導光板１６の太陽電池２０（被照射体）側の上面に向かう光の量を増やすことができる。
なお、波長３５０ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲で高い反射率が得られるアルミ等の金属板を適用することも可能であるし、樹脂板に金属薄膜を蒸着したものを適用することも可能である。これに限らず、側面反射部材１５は、樹脂板に反射機能を呈する凹凸等を印刷または成型で形成してもよいし、擬似太陽光照射装置１０が収納される筐体の内側にアルミ箔シール等を貼ったり、筐体の内側に金属を含む塗料を塗ったりする等、簡易的な構成であってもよい。
〔実施例２〕
本実施例では、実施例１の擬似太陽光照射装置１００の一部を変形したものを用いて、得られる照度データの比較を行った。図９（ａ）および（ｂ）は、本実施例で用いた擬似太陽光照射装置１００の断面を示す図であり、図９（ｃ）は、導光板１６の各光路における照度センサー出力を示す図である。照度センサー出力は、１２３．６ｍＡで、１００ｍｃｄ／ｃｍ２となるように設定されている。
本実施例では、側面反射部材１５が設けられた２種類の擬似太陽光照射装置１００と、側面反射部材１５が設けられていない擬似太陽光照射装置とを用いて照度データの比較を行った。まず２種類の擬似太陽光照射装置１００のうちの一方は、図９（ａ）に示すように、導光板１６と保護板１８との間の２０ｍｍの間隔部分にのみ側面反射部材１５を設けた（条件α）。他方は、図９（ｂ）に示すように、導光板１６の直下から保護板１８上の３０ｍｍの高さまで側面反射部材１５を設けた（条件β）。
図９（ｃ）に示す「側面反射部材なし」とは側面反射部材１５を設けなかった場合の照度データであり、「側面反射部材あり（条件α）」とは図９（ａ）に示した側面反射部材１５を設けた場合の照度データであり、「側面反射部材あり（条件β）」とは図９（ｂ）に示した側面反射部材１５を設けた場合の照度データであり。
これから分かるように、側面反射部材１５を導光板１６と保護板１８との間の２０ｍｍの間隔部分にのみ設置した場合（条件α）の照度データでは、側面反射部材１５を設けなかった場合と比べて若干の照度の上昇がある。一方、側面反射部材１５を導光板１６の直下から保護板１８上の３０ｍｍの高さまで設置した場合（条件β）の照度データでは、側面反射部材１５を設けなかった場合と比べて照度の上昇が大きく、特に光路１における照度の上昇が大きく、光路１および光路２の照度のばらつきも少なくなっている。
もし、導光部材１６ａの光路１の端から７５ｍｍの位置を測定に有効な領域（有効照射領域）と仮にすれば、光路１および光路２の照度センサー出力で測定される照度のばらつきは、僅かに３．８％に納まる。
このデータが示すように、側面反射部材１５の高さを変えることによって、照射範囲を変えることが可能であり、本実施例の構成は側面反射材調整機構によって側面反射部材の高さや位置を変えることで照射範囲を広げる効果がある。ここで、図１０を参照して、側面反射部材１５の有無による被照射体となる太陽電池２０の測定領域の違いについて模式的に説明する。図１０は、導光板１６およびそれに対応する光源のイメージを模式的に示しており、（ａ）は側面反射部材１５を用いない場合、（ｂ）は側面反射部材１５を用いる場合を示している。
図１０（ａ）の場合、両端の導光部材の光路１および光路８の上部は有効測定領域とはならず、中程の６枚分の導光部材の光路２〜７の上部のみが有効測定領域となる。したがって、測定可能な太陽電池２０のＹ方向の幅は１４００ｍｍである。
一方、図１０（ｂ）の場合、側面反射部材１５を適用した場合には、両端の導光部材の光路１および光路８の上部も、端部の一部を除いて有効測定領域とすることができ、測定可能な太陽電池２０のＹ方向の幅は１６５０ｍｍとなる。このことから、上述した特許文献１のソーラーシミュレータでは、導光部材方式ではなく、キセノンランプの光を直接照射体に照射する形態を用いていたが、中ほどの２本のキセノンランプ上部の光強度は高くて均一であるが、端になるにつれてキセノンランプ上部の光強度は弱くなるような所謂台形型の光強度プロファイルになり、すべてのランプの上部が有効測定領域とはならない理由が自明である。
本発明は、太陽電池の検査、測定、及び実験に利用できる。また、化粧品、塗料、接着剤、各種材料の退色および耐光試験にも利用できる。さらに、光触媒の検査および実験、ならびに自然光を必要とするその他の各種実験にも利用できる。
１ キセノンランプ
２，１２ 集光素子
３，１３ テーパカプラ
４，６ 光学フィルタ
５ 波長選択部材
７ａ，７ｂ，１７ａ，１７ｂ 反射板
８ 光結合部材
９ キセノン光源
１０，１００ 擬似太陽光照射装置
１１ ハロゲンランプ
１６ 導光板
１６ａ〜１６ｈ 導光部材
１７ 光取り出し部材
１８ 保護板
１９ ハロゲン光源
２０ 太陽電池
１２０ 測定ユニット

Claims (8)

  1. 光源と、
    上記光源からの出射光に指向性を付与する光学部材と、
    上記指向性が付与された上記出射光の発光スペクトルを調整する光学フィルタと、
    複数の導光部材によって構成され、上記発光スペクトルが調整された上記出射光が入射する導光板と、
    上記導光板に設けられ、上記導光板に入射した上記出射光を照射面に取り出す光取り出し部材と、
    上記導光板の少なくとも１つの側端面に設けられた側面反射部材とを備え、
    上記導光板において、上記側面反射部材が設けられた上記導光部材の側端面から出射され、上記側面反射部材によって上記導光部材内に反射された光は、上記側面反射部材が設けられた上記導光部材の上記照射面から照射されることを特徴とする擬似太陽光照射装置。
  2. 第１の光を照射する第１の光源と、
    上記第１の光に指向性を付与する第１の光学部材と、
    上記指向性が付与された上記第１の光の発光スペクトルを調整する第１の光学フィルタと、
    上記第１の光とは異なる第２の光を照射する第２の光源と、
    上記第２の光に指向性を付与する第２の光学部材と、
    上記指向性が付与された上記第２の光の発光スペクトルを調整する第２の光学フィルタと、
    上記発光スペクトルが調整された上記第１の光における、予め定める境界波長よりも短波長の光と、上記発光スペクトルが調整された上記第２の光における、上記予め定める境界波長よりも長波長の光とを選択して出射する波長選択部材と、
    複数の導光部材によって構成され、上記波長選択部材によって選択された上記第１の光および上記第２の光が入射する導光板と、
    上記導光板に設けられ、上記導光板に入射した上記第１の光および上記第２の光を照射面に取り出す光取り出し手段と、
    上記導光板の少なくとも１つの側端面に設けられた側面反射部材とを備え、
    上記導光板において、上記側面反射部材が設けられた上記導光部材の上記側端面から出射され、上記側面反射部材によって上記導光部材内に反射された光は、上記側面反射部材が設けられた上記導光部材の上記照射面から照射されることを特徴とする擬似太陽光照射装置。
  3. 上記側面反射部材は、板状の部材で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の擬似太陽光照射装置。
  4. 上記側面反射部材は、上記導光板の厚み方向の高さが調整可能に構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の擬似太陽光照射装置。
  5. 自身が格納される筐体をさらに備え、
    上記筐体の内壁面の一部に対する反射材料の塗布もしくは貼り付けによって上記側面反射部材が構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の擬似太陽光照射装置。
  6. 光源と、
    上記光源からの出射光に指向性を付与する光学部材と、
    上記指向性が付与された上記出射光の発光スペクトルを調整する光学フィルタと、
    複数の導光部材によって構成され、上記発光スペクトルが調整された上記出射光が入射する導光板と、
    上記導光板に設けられ、上記導光板に入射した上記出射光を照射面に取り出す光取り出し部材と、
    上記導光板の少なくとも１つの側端面に設けられ、上記導光板から出射された一部の光を反射し、上記照射面に向かわせる側面反射部材とを備え、
    上記導光板において、上記側面反射部材が設けられた上記導光部材の上記側端面から出射され、上記側面反射部材によって上記導光部材内に反射された光は、上記側面反射部材が設けられた上記導光部材の上記照射面から照射されることを特徴とする擬似太陽光照射装置。
  7. 第１の光を照射する第１の光源と、
    上記第１の光に指向性を付与する第１の光学部材と、
    上記指向性が付与された上記第１の光の発光スペクトルを調整する第１の光学フィルタと、
    上記第１の光とは異なる第２の光を照射する第２の光源と、
    上記第２の光に指向性を付与する第２の光学部材と、
    上記指向性が付与された上記第２の光の発光スペクトルを調整する第２の光学フィルタと、
    上記発光スペクトルが調整された上記第１の光における、予め定める境界波長よりも短波長の光と、上記発光スペクトルが調整された上記第２の光における、上記予め定める境界波長よりも長波長の光とを選択して出射する波長選択部材と、
    複数の導光部材によって構成され、上記波長選択部材によって選択された上記第１の光および上記第２の光が入射する導光板と、
    上記導光板に設けられ、上記導光板に入射した上記第１の光および上記第２の光を照射面に取り出す光取り出し手段と、
    上記導光板の少なくとも１つの側端面に設けられ、上記導光板から出射された一部の光を反射し、上記照射面に向かわせる側面反射部材とを備え、
    上記導光板において、上記側面反射部材が設けられた上記導光部材の上記側端面から出射され、上記側面反射部材によって上記導光部材内に反射された光は、上記側面反射部材が設けられた上記導光部材の上記照射面から照射されることを特徴とする擬似太陽光照射装置。
  8. 上記第１の光源は、上記第１の光であるキセノン光を照射するキセノン光源であり、
    上記第２の光源は、上記第２の光であるハロゲン光を照射するハロゲン光源であることを特徴とする請求項２または７に記載の擬似太陽光照射装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10186311A (ja) * 1996-12-24 1998-07-14 Sony Corp シーケンシャルカラーディスプレイ装置
JPH10199319A (ja) * 1997-01-17 1998-07-31 Omron Corp 面光源装置
JP3500352B2 (ja) 2000-08-07 2004-02-23 日清紡績株式会社 ソーラーシミュレータ
JP2004103310A (ja) * 2002-09-06 2004-04-02 Seiko Epson Corp 照明装置、電気光学装置および電子機器
IT1399180B1 (it) * 2009-06-12 2013-04-11 Sharp Kk Simulatore solare
JP4723015B2 (ja) 2009-06-19 2011-07-13 シャープ株式会社 光源装置およびそれを備えた擬似太陽光照射装置
JP4668348B1 (ja) 2010-01-25 2011-04-13 シャープ株式会社 擬似太陽光照射装置及び擬似太陽光照射方法
JP4723038B1 (ja) * 2010-03-30 2011-07-13 シャープ株式会社 擬似太陽光照射装置

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