JP2008032549A - 光学調整装置、光源装置、太陽電池の特性計測システム - Google Patents

Abstract

【課題】光源装置の光照射状態を把握し、調整する作業を容易し得る技術を提供すること。
【解決手段】光源装置(1)の光照射状態の調整に用いられる光学調整装置であって、前記光源装置の光照射面(20)上に配置される光学センサ(28)と、前記光学センサを、前記光照射面上で自在に移動させるセンサ移動機構(22)と、前記センサ移動機構に制御信号を供給することによって前記光学センサを予め設定される複数の位置に順次移動させ、当該複数の位置のそれぞれにおける前記光学センサの検出信号を取得する制御部(24)と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば太陽電池の特性計測技術に用いられる光源装置やこの光源装置の特性評価等に用いられる装置、並びにこの光源装置等を含んで構成される太陽電池の特性計測システムに関する。

屋内での太陽電池の出力特性評価には人工光源装置（ソーラーシミュレータ）が用いられる（例えば、特許文献１参照）。太陽電池に人工光源装置から擬似太陽光を照射し、太陽電池に計測装置（ＩＶカーブトレーサ）を接続し、太陽電池の電流−電圧特性を測定する。この場合、人工光源装置の照射光は太陽電池の受光面に均一な明るさ、規定の分光特性、かつこれらの時間変動が極めて少ない状態で照射されることが所望される。

上記のような人工光源装置（ソーラーシミュレータ）の光源の性能を確保するため、ＪＩＳ（日本工業規格）では、放射照度の場所むらおよび放射照度時間変動率は、少なくとも毎月１回、分光放射照度は少なくとも６ヶ月に１回測定しなければならないと規定されている。特に放射照度の場所むらは、ＪＩＳで１７点以上の測定点が規定されており、作業に時間がかかり煩雑であった。また、人工光源装置は移動時や経時的な振動などで光源ランプの取り付け位置が微妙に移動すると、光軸調整が狂い、太陽電池セル面に均一な明るさでの照射ができなくなる、すなわち照射光に場所むらが生じることがあった。また電源電圧の変動や経時的な光源ランプの劣化により照射光量、および分光特性に変動を生じることがあった。このため、人工光源装置の光照射状態を把握し、調整する作業を容易し得る技術が望まれている。また、かかる要望は人工光源装置に限らず、他の用途の光源装置一般に共通するものでもある。

特開２００３−３１８２５号公報

そこで本発明は、光源装置の光照射状態を把握し、調整する作業を容易にし得る技術を提供することを目的とする。

（１）本発明の第１の態様に係る光源調整装置は、
光源装置の光照射面上に配置される光学センサと、
前記光学センサを、前記光照射面上で自在に移動させるセンサ移動機構と、
前記センサ移動機構に制御信号を供給することによって前記光学センサを予め設定される複数の位置のいずれかに順次移動させ、当該複数の位置のそれぞれにおける前記光学センサの検出信号を取得する制御部と、
を含み、光源装置の光照射状態の調整に用いられる。

（２）本発明の第２の態様に係る光源調整装置は、
光学装置の光照射面上の複数の位置にそれぞれ配置される複数の光学センサと、
前記複数の位置のそれぞれにおける前記光学センサの検出信号を取得する制御部と、
を含み、光源装置の光照射状態の調整に用いられる。

上記の各構成によれば、光学センサを順次走査し、あるいは複数の光学センサを用いて、光照射面上の複数箇所の光照射状態（例えば放射照度）を計測することが可能となる。それにより、光源装置の光照射状態を容易に把握することができる。また、計測結果を用いることにより、光照射状態の調整を容易に行うことができる。また、上記（１）の構成によれば、１つのセンサによって複数箇所における計測を行うので、複数のセンサを用いた場合に比べて、各センサの個体差による測定結果への影響を考慮する必要がなくなる利点がある。他方、上記（２）の構成によれば、複数のセンサを用いることにより、複数箇所における計測を一括して行うことが可能となり、計測に要する時間をより短縮できる利点がある。

（３）好ましくは、前記制御部は、前記複数の位置のそれぞれにおける前記光学センサの検出信号を時間経過に対応付けて複数回取得する。

それにより、光照射面上における光照射状態の時間変動特性を得ることができる。

（４）上記光学センサとしては、例えば放射照度センサ又は分光放射センサを用いることができる。

それにより、光照射状態として、放射照度又は分光放射照度を計測することができる。

（５）好ましくは、前記光学センサは、放射照度センサであり、前記光源装置は、ランプと、前記ランプの位置を互いに直交する三方向について調整する位置調整機構と、を含む。そして、前記制御部は、前記複数の位置のそれぞれに対応する前記検出信号を取得すること、前記検出信号に基づいて放射照度のばらつき値を算出すること、及び前記光源装置の前記位置調整機構に制御信号を供給することによって前記ランプの位置を変更させること、を複数回繰り返す。

それにより、ランプ位置と光照射状態との関係を示す情報（データ）を得ることができる。したがって、光源装置の光照射状態をより詳細に把握できる。

（６）好ましくは、前記制御部は、前記位置調整機構に制御信号を供給することにより前記放射照度のばらつき値が最小となるときの位置に前記ランプを配置させる。

それにより、ランプ位置を好適な位置へ自動的に調整することができる。

（７）好ましくは、前記光学センサは、放射照度センサであり、前記光源装置は、ランプと、前記ランプに電力を供給する電源部と、を含む。そして、前記制御部は、前記複数の位置の少なくとも１つに対応する前記検出信号を取得すること、前記検出信号に基づいて、放射照度が所定の基準値と一致するかを判断すること、及び前記放射照度が前記基準値と一致しない場合に、前記電源部に制御信号を供給することによって、前記ランプに供給される電力を増減すること、を複数回繰り返す。ここで、「基準値」とは、特定の値であってもよく、上限値と下限値によって規定される所定範囲を有するものであってもよい。後者の場合には、「放射照度が基準値と一致する」とは、放射照度の値が上限値と下限値の間に含まれることをいう。

それにより、ランプによる光照射面上における放射照度を自動的に所定の基準値に合わせることが可能となる。

（８）本発明の第３の態様は、上記（１）〜（７）のいずれかの光学調整装置を備える光源装置である。
具体的には、光源装置は、
上記の光学調整装置と、
集光ミラー（例えば、楕円集光ミラー）と、
前記集光ミラーの焦点近傍に配置されるランプと、
前記ランプの位置を互いに直交する三方向について調整する位置調整機構と、
前記集光ミラーによって集光された前記ランプの放射光を均一化し、所定の光照射面上に導く光学機構と、
を含んで構成される。

かかる構成によれば、光照射状態を把握し、調整する作業の容易な光源装置が得られる。

（９）本発明の第４の態様は、上記（８）の光源装置とコンピュータ等を組み合わせて構成される太陽電池の特性評価システムである。
より詳細には、本発明にかかる太陽電池の特性評価システムは、
上記の光源装置と、
前記光照射面上に太陽電池が載置された際に当該太陽電池の電流−電圧特性を計測するＩ−Ｖカーブトレーサと、
前記光学調整装置の前記制御部および前記Ｉ−Ｖカーブトレーサの双方と通信可能に接続されるコンピュータと、
を含み、
前記コンピュータが、前記光学調整装置から前記光学センサの検出信号を示すデータ及び前記太陽電池の電流−電圧特性を示すデータを取得し、当該各データ又はこれらに基づくグラフを表示することを特徴とする。

かかる構成によれば、１台のコンピュータを使用してＩ−Ｖカーブトレーサを用いた電流−電圧特性の測定結果や、照射面の配光むら（場所むら）や時間変動の測定、および分光特性の配光むら（場所むら）や時間変動の測定結果を取得し、その内容を表示することができる。これらにより、光源装置の光照射状態を把握し、調整する作業が非常に容易となる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明を適用した一実施形態の光源装置の構成を説明する模式図である。図１に示す光源装置１は、ランプ１０、集光ミラー１２、三軸駆動機構（位置調整機構）１４、インテグレーターレンズ１６、コリメーターレンズ１８、ステージ２０、センサ移動機構２２、制御部２４、電源部２６、光学センサ２８を含んで構成される。この光源装置１は、図示のように汎用のパーソナルコンピュータ２と接続可能に構成されている。

ランプ１０は、例えばキセノンランプやメタルハライドランプなどの放電管によるものや、ハロゲンランプなどである。このランプ１０は集光ミラー１２の焦点近傍に配置されている。ランプ１０から放射される光は、集光ミラー１２によって集光され、インテグレーターレンズ１６に入射する。そして、入射光はインテグレーターレンズ１６によって照度分布が均一化され、コリメーターレンズ１８に入射する。インテグレーターレンズ１６によって照度分布が均一化された光は擬似的な太陽光として用いることができる。この光（擬似太陽光）は更にコリメーターレンズ１８によって平行光線に変換されることにより、平行光であり、照度分布が均一な照射光となり、ステージ２０の上面（光照射面）に入射する。ランプ１０が振動や経時変化等に起因して位置ずれを起こした場合、光照射面における光照射状態（配光）が不均一になる。すなわち、配光に場所むらが生じる。なお、本例においては、インテグレーターレンズ１６及びコリメーターレンズ１８が本発明の「光学機構」に相当する。

三軸駆動機構１４は、ランプ１０の位置を互いに直交する三方向（Ｘ，Ｙ，Ｚの各方向）について調整する。この三軸駆動機構１４は、例えば以下のような構成を有する。ランプ１０の上側電極がＸ軸およびＹ軸の各方向に駆動可能なステージで保持される。そして、このステージは更にＺ軸方向に移動可能な駆動軸に固定される。ステージのＸ軸およびＹ軸の各方向への駆動はそれぞれパルスモータ（ステッピングモータ）によって実現される。同様に、Ｚ軸方向への駆動はパルスモータによって実現される。各パルスモータは、制御部２４から与えられる制御信号（パルス信号）によって制御される。

センサ移動機構２２は、光学センサ２８を光照射面２１上において互いに直交する二方向（Ｘ軸、Ｙ軸の各方向）に自在に移動させる。このセンサ移動機構２２の構成例を図２に示す。図示のセンサ移動機構２２は、光照射面２１上に配置される光学センサ２８をＹ軸方向へ自在に移動させるＹ方向移動機構３０と、このＹ方向移動機構３０の全体をＸ軸方向へ自在に移動させるＸ方向移動機構３２と、を含んで構成される。Ｙ方向移動機構３０、Ｘ方向移動機構３２のそれぞれに対して制御部２４から駆動信号を適宜供給することにより、光学センサ２８をＸ方向およびＹ方向の任意位置へ移動させることができる。

光学センサ２８は、光照射面２１上における光源装置１の光照射状態を計測するためのセンサである。本実施形態では、この光学センサ２８として放射照度センサ（フォトダイオード等）または分光照度センサを用いる。放射照度センサを用いる場合には、図２に示すドライブシャフト３０には受光部の部分が取り付けられる。この受光部に入射した光はその強度に応じた電気信号に変換される。この電気信号は図示しない配線を介してアナログ−デジタル変換器（後述の図３参照）に入力され、デジタル信号に変換される。このデジタル信号は制御部２４に取り込まれる。分光照度センサを用いる場合には、図２に示すドライブシャフト３０には分光ヘッドの部分が取り付けられる。この分光ヘッドに入射した光は、図示しない光ファイバ等の導光手段を介して分光器へ導かれ、分光器によって各波長ごとに分離された後に、複数のフォトダイオード等によって電気信号に変換される。この電気信号は図示しない配線を介してアナログ−デジタル変換器に入力され、デジタル信号に変換される。このデジタル信号は制御部２４に取り込まれる。

制御部２４は、センサ移動機構２２に制御信号を供給することによって光学センサ２８を所望の位置に配置させることや、光学センサ２８の検出信号（上記のデジタル信号）を取り込んでデータ処理を行うこと、など光源装置１の全体動作を制御する。制御部２４の制御内容の詳細については更に後述する。この制御部２４は、図示のように通信手段を介してパーソナルコンピュータ２と接続可能である。

電源部２６は、光源装置１の全体に電力を供給する。例えば、ランプ１０を点灯させるための電力や、三軸駆動機構１４を動作させるための電力が電源部２６から供給される。電源部２６の動作は制御部２４によって制御される。

図３は、制御部２４の構成例を示すブロック図である。制御部２４は、演算部としてのＣＰＵ（central processing unit）５１、記憶部としてのＲＯＭ（read only memory）５２、ＲＡＭ（random access memory）５３、アナログ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ）５４、制御インタフェース（制御ＩＦ）５５、操作部５６、表示部５７、通信インタフェース（通信ＩＦ）５８、を含んで構成される。これらのＣＰＵ５１等の相互間はデータバスを介して接続されている。この制御部２４は、予めインストールされ、ＲＯＭ５２に記憶されている所定のプログラムがＣＰＵ５１によって実行されることにより各種の動作を実現する。ＲＡＭ５３は、ＣＰＵ５１の演算処理に必要な各種データを記憶する。アナログ−デジタル変換器５４は、光学センサ２８から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。操作部５６は、各種の操作キーあるいはタッチパネル等を含んで構成されており、光源装置１に対して指示を与えるために用いられる。表示部５７は、例えば液晶表示装置からなり、光源装置１の動作状態に関する情報等を表示する。制御インタフェース５５は、ＣＰＵ５１の命令に従って三軸駆動機構１４や電源部２６に対して制御信号を与えるものである。通信インタフェース５８は、例えばＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、ＲＳ−２３２Ｃ等の通信規格に適応したものであり、パーソナルコンピュータ２（図１参照）との相互間における通信処理を行う。

本実施形態の光源装置１はこのような構成を有しており、次に光源装置１の各種の動作について更に詳細に説明する。

（１）放射照度の設定について
本実施形態のランプ１０として用いられるキセノンランプやハロゲンランプ等は、印加電圧を変えることにより照射光の放射照度を変えることができる。よって、ランプ１０への印加電圧を変えながら光照射面２１上における放射照度と印加電圧の関係を測定し、所定の放射照度（例えばＪＩＳで規定された放射照度）となるようにランプ１０への印加電圧を調整することにより、光照射面２１で規定の放射照度を得ることができる。以下、この照射光の放射照度を規定値に設定する手順について、図４に示すフローチャートに沿って説明する。初期状態として、ランプ１０に対して電源部２６から適宜設定した電圧が印加されているものとする。また、この場合の光学センサ２８としては放射照度センサが用いられる。

制御部２４のＣＰＵ５１は、制御インタフェース５５を介してセンサ移動機構２２に制御信号を供給する。それにより、光学センサ２８が光照射面２１上の所定位置（例えば光照射面２１の中心位置）に配置される（ステップＳ１０）。

次に、ＣＰＵ５１は、アナログ−デジタル変換器５４を介して光学センサ２８の検出信号を表すデジタル信号を取得する（ステップＳ１１）。それにより、上記ステップ２０において配置された位置における放射照度を表すデジタル信号が得られる。このデジタル信号は、例えばＲＡＭ５３に一時的に格納される。

次に、ＣＰＵ５１は、上記ステップ１１において取得したデジタル信号に基づき、現在の光照射面２１上における放射照度が所定の基準値と一致しているか否かを判定する（ステップＳ１２）。ここで、所定の基準値とは、例えばＪＩＳ規格においてソーラーシミュレータに求められている1000±50（Ｗ/ｍ²）とすることができる。ＣＰＵ５１は、放射照度の計測値がこの基準値と一致しているかを判定する。具体的には、ＣＰＵ５１は、放射照度が950〜1050（Ｗ/ｍ²）の範囲内に含まれない場合には否定判断（ステップＳ１２：ＮＯ）を行い、次のステップに進む。なお、基準値の決め方は任意であり、上記のようにある程度の範囲を持たせてもよいし、ある特定の１つの値に決めてもよい。

放射照度が基準値と一致しない場合には、ＣＰＵ５１は、放射照度の判定処理を行った回数（処理回数）が所定数を超えたか否かを判定する（ステップＳ１３）。この処理は、例えばランプ１０に不具合が生じており、後述の印加電圧の増減によっても放射照度が上記の基準値へ近づかず、自動調整処理が無限に繰り返される状態（発振状態）となった場合を想定したものである。処理回数が所定数を超えていない場合には（ステップＳ１３：ＮＯ）、ＣＰＵ５１は、電源部２６を制御し、ランプ１０へ供給する印加電圧を増減する（ステップＳ１４）。具体的には、ＣＰＵ５１は、放射照度の計測値が所定の基準値よりも低い場合には、ランプ１０への印加電圧を増加させるよう電源部２６を制御する。また、ＣＰＵ５１は、放射照度の計測値が所定の基準値よりも高い場合には、ランプ１０への印加電圧を減少させるよう電源部２６を制御する。その後、上記ステップ１１に戻り、以降の処理が繰り返される。そして、放射照度が基準値と一致すると（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は一連の照射照度の設定処理を終了する。なお、放射照度が基準値に収束しないままに処理回数が所定数を超えた場合には（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、放射照度の設定処理を強制的に終了する。この場合には、ＣＰＵ５１は、強制終了をした旨の表示画面を表示部５７にさせる。

以上の一連の処理により、光照射面２１上における放射照度が規定値に自動的に設定される。この光源装置１の光照射面２１上に太陽電池を配置することにより、太陽電池の特性評価を良好に行うことができる。なお、上記のステップＳ１０〜ステップＳ１１においては、複数の位置に光学センサ２８を順次配置し、それぞれの位置における光学センサ２８の検出信号を検出するように、ＣＰＵ５１による制御が行われてもよい。この場合に得られる複数点での放射照度については、それらの平均値または中央値（最大値と最小値の中央値）を求め、それを上記の基準値と比較すればよい。

（２）放射照度の配光むらの計測について
太陽電池の特性評価に関するＪＩＳによれば、ソーラーシミュレータの放射照度の配光むら（場所むら）については、少なくとも毎月１回測定しなければならない旨が規定されている。よりよい特性評価を行うには、更に高い頻度（例えば、毎回の計測の都度）で配光むらの計測を行うことが望ましい。以下、この照射光の放射照度の配光むらを計測する手順について、図５に示すフローチャートに沿って説明する。例えば、ランプ１０に対して電源部２６から適宜設定された電圧が印加され、放射照度が1000±50（Ｗ/ｍ²）に設定されているものとする。また、光学センサ２８としては放射照度センサが用いられる。

制御部２４のＣＰＵ５１は、制御インタフェース５５を介してセンサ移動機構２２に制御信号を供給する。それにより、光学センサ２８が光照射面２１上の所定の複数の位置のいずれかに配置される（ステップＳ２０）。ここで、ステップＳ２０における光学センサ２８の配置について説明する。光学センサ２８は、光照射面２１上において複数の位置のそれぞれに順次配置される。この光学センサ２８が配置されるべき複数の位置は、光照射面２１の全体に分散するように適宜設定される。上記のようにＪＩＳの規格に従う場合には、最低限、図６又は図７に示すような１７点の位置に設定される。図６は光照射面２１が円形である場合の１７点の計測位置を示し、図７は光照射面が角形である場合の１７点の計測位置を示している。ステップＳ２０では、ステージ２０の形状に対応させて、例えば図６又は図７に示す各計測点のうちのいずれか１つに光学センサ２８が配置される。

次に、ＣＰＵ５１は、アナログ−デジタル変換器５４を介して光学センサ２８の検出信号を表すデジタル信号を取得する（ステップＳ２１）。それにより、上記ステップ２０において配置された位置における放射照度を表すデジタル信号が得られる。このデジタル信号は、例えばＲＡＭ５３に一時的に格納される。

次に、ＣＰＵ５１は、予め定められた複数の位置のいずれについても放射照度のデジタル信号が得られ、計測が終了したかを判断し（ステップＳ２２）、まだ計測が終了していない場合には（ステップＳ２２：ＮＯ）、センサ移動機構２２に制御信号を供給することによって、光学センサ２８を次の位置へ移動させる（ステップＳ２３）。その後上記ステップ２１に戻り、ＣＰＵ５１は、当該次の位置における光学センサ２８の検出信号を表すデジタル信号を取得し、それ以降の処理を継続する。また、ＣＰＵ５１は、予め定められた複数の位置のいずれについても放射照度のデジタル信号が得られた場合には（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は放射照度の配光むらを計測する一連の処理を終了する。

以上の一連の処理により、光照射面２１上における複数の位置における放射照度が得られ、光照射面２１上における放射照度の配光むらを把握することが可能となる。より具体的には、配光むらは、複数の位置の放射照度の最大値をＥmax、最小値をＥminとすると次式のように表される。この演算は、ＣＰＵ５１により行うことができる。
放射照度の配光むら（％）＝±（Ｅmax−Ｅmin）／（Ｅmax＋Ｅmin）×１００

このように、自動計測によって容易に配光むらを計測できるので、高い頻度（例えば、毎回の計測の都度）で配光むらを把握し、より良好に太陽電池の評価を行うことができる。

（３）放射照度時間変動率について
太陽電池の特性評価に関するＪＩＳによれば、ソーラーシミュレータの放射照度の時間変動率についても、少なくとも毎月１回測定しなければならない旨が規定されている。これについては、ＣＰＵ５１の制御により、上記したステップ２１〜ステップ２３（図５参照）の一連の処理を時間経過に対応づけて複数回行えばよい。それにより、時間経過と放射照度の配光むらとの関係（例えば、横軸を時間、縦軸を配光むらとした計測データやグラフ）が得られる。

（４）分光放射照度の測定について
太陽電池の特性評価に関するＪＩＳによれば、ソーラーシミュレータの分光放射照度は少なくとも毎月６ヶ月に１回測定しなければならない旨が規定されている。これについては、光学センサ２８として分光照度センサを用い、上記（２）の放射照度の配光むらの計測と同様の手順で計測を行う。それにより、光照射面２１上の複数の位置における分光放射照度が得られる。また、光学センサ２８として分光照度センサを用い、上記（３）の放射照度時間変動率の計測と同様の手順で計測を行うことにより、光照射面２１上での分光放射照度の時間変動率も得られる。

（５）ランプ位置の自動補正について
次に、上記（２）の放射照度の配光むらの計測手法を利用して、ランプ１０の取り付け位置を自動的に補正する手順について、図８に示すフローチャートに沿って説明する。光学センサ２８としては放射照度センサが用いられる。

制御部２４のＣＰＵ５１は、各部を制御し、光照射面２１上の複数の位置のそれぞれに対応する放射照度を示す検出信号を取得する（ステップＳ３０）。本ステップの詳細については上記した通りである（図５参照）。

次に、ＣＰＵ５１は、ステップＳ３０において取得した検出信号に基づいて、放射照度のばらつき値を算出する（ステップＳ３１）。ここで、「ばらつき値」としては、例えば取得した放射照度の最大値Ｅmaxと最小値Ｅminとの差（Ｅmax−Ｅmin）を用いることができる。また、「ばらつき値」としては、上記した放射照度の配光むらの計算式に倣い、（Ｅmax−Ｅmin）／（Ｅmax＋Ｅmin）を用いることもできる。もちろん、これに１００を乗じた値（すなわち、配光むら）を用いてもよい。更に「ばらつき値」としては、各放射照度の値を変量として分散又は標準偏差を求め、それらの値を用いることもできる。

次に、ＣＰＵ５１は、ランプ１０の特定方向の全可動範囲（Ｘ、Ｙ、Ｚ方向のいずれか）に対して放射照度のばらつき値が得られ、計測が終了したかを判断し（ステップＳ３２）、まだ計測が終了していない場合には（ステップＳ３２：ＮＯ）、三軸駆動機構１４に制御信号を供給することによって、ランプ１０の位置を変更する（ステップＳ３３）。ランプ１０の移動は、例えば、まずＺ方向に関して行われる。これは、Ｚ方向のランプ位置が放射照度のばらつきに影響を与える度合いがより高い傾向にあることに起因する。その後上記ステップ３０に戻り、ＣＰＵ５１は、ステップＳ３０以降の処理を継続する。

また、ＣＰＵ５１は、ランプ１０の特定方向の全可動範囲（例えばＺ方向）に対して放射照度のばらつき値が得られ、計測が終了した場合には（ステップＳ３２：ＹＥＳ）、三軸駆動機構１４に制御信号を供給することにより、放射照度のばらつき値が最小となるときの位置（Ｚ方向の位置）にランプ１０を配置させる（ステップＳ３４）。

次に、ＣＰＵ５１は、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各軸（三軸）の全てについての調整が終了したか否かを判断し（ステップＳ３５）、終了していない場合には（ステップＳ３５：ＮＯ）、上記ステップＳ３０に戻り、以降の処理を継続する。例えば、Ｚ方向についてのランプ１０の位置調整が済んでいる場合には、引き続き、Ｘ方向、Ｙ方向のそれぞれについてのランプ１０の位置調整が行われる。

なお、上記の各動作、すなわち、放射照度設定、配光むら計測、放射照度時間変動率の計測、分光放射照度の計測、ランプ位置の自動補正のそれぞれにより得られるデータを制御部２４からパーソナルコンピュータ２（図１参照）へ送信し、パーソナルコンピュータ２の画面上に、放射照度の配光むら等の数値データやこれをグラフにしたものを表示させることができる。また、上記した制御部２４による制御内容の一部又は全部をパーソナルコンピュータ２側で行わせることもできる。

（５）太陽電池の評価システムについて
次に、上述した光源装置１を用いた太陽電池の評価システムの構成例について図９を参照しながら説明する。本例の太陽電池の評価システムは、上記の光源装置１及びパーソナルコンピュータ２と、光照射面２１上に太陽電池４が載置された際に当該太陽電池４の電流−電圧特性を計測するＩ−Ｖカーブトレーサ（電圧−電流特性計測装置）３と、を含んで構成されている。パーソナルコンピュータ２は、光源装置１の制御部２４およびＩ−Ｖカーブトレーサ３の双方と通信可能に接続される。光照射面２１上に設置された太陽電池４のセル（またはモジュール）にはＩ−Ｖカーブトレーサ３が接続され、電流−電圧特性が測定される。このＩ−Ｖカーブトレーサ３によって測定された電流−電圧特性の計測データはパーソナルコンピュータ２へ送信される。それにより、Ｉ−Ｖカーブトレーサ３によって計測された電流−電圧特性の生データやこれをグラフ化したものをパーソナルコンピュータ２の画面上に表示させることができる。また、上記の各動作、すなわち、放射照度設定、配光むら計測、放射照度時間変動率の計測、分光放射照度の計測、ランプ位置の自動補正のそれぞれにより得られるデータは、制御部２４からパーソナルコンピュータ２に送信される。それにより、放射照度の設定状態、配光むら及びその時間変動率、分光放射照度、ランプの自動補正の結果、などの各種情報を１台のパーソナルコンピュータ２で管理し、その内容を画面上に表示し、或いは必要に応じて更にそれらの情報を用いた各種分析を行うことができる。

以上のように、本実施形態によれば、光源装置の光照射面の配光むら（場所むら）や時間変動を自動的に測定できる。また、光源装置の移動時や経時的な振動などでランプの取り付け位置が微妙に変動しても、光軸を自動的に調整し、太陽電池セル面に均一な明るさの照射ができる。また、１台のパーソナルコンピュータを使用してＩ−Ｖカーブトレーサを用いた電流−電圧特性の測定結果や、照射面の配光むら（場所むら）や時間変動の測定、および分光特性の配光むら（場所むら）や時間変動の測定結果を取得し、その内容を表示することができる。これらにより、光源装置の光照射状態を把握し、調整する作業が非常に容易となる。

なお、本発明は上述した実施形態の内容にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施することが可能である。例えば、上述した実施形態において説明した光学センサ、センサ移動機構、制御部を含んで光源調整装置を構成することもできる。更に、三軸駆動機構を含めてもよい。このような光源調整装置は、ランプの自動調整機構を有しない従来の光源装置に組み込んで用いることができる。

また、上述した実施形態では、センサ移動機構を用いて１つの光学センサを光照射面上の複数の位置に適宜配置していたが、予め複数の位置のそれぞれに光学センサを配置しておいてもよい。複数の光学センサを配置する場合の一例を図１０に示す。図１０では、円形の光照射面２１上に複数の光学センサ２８を配置した場合の平面図が示されている。この例では、上記したＪＩＳの規格に対応した１７箇所（図６参照）にそれぞれ光学センサ２８を配置した場合を示しているが、光学センサ２８の配置はこれに限定されるものではなく適宜設定することができる。各光学センサ２８の検出信号を上記の制御部２４に取り込むことにより、上記実施形態の場合と同様に配光むらの評価などを行うことができる。

一実施形態の光源装置の構成を説明する模式図である。 センサ移動機構の構成例を示す図である。 制御部の構成例を示すブロック図である。 照射光の放射照度を規定値に設定する手順を示すフローチャートである。 照射光の放射照度の配光むらを計測する手順を示すフローチャートである。 光学センサの光照射面上における配置例を説明する図である。 光学センサの光照射面上における配置例を説明する図である。 ランプの取り付け位置を自動的に補正する手順について示すフローチャートである。 太陽電池の評価システムの構成例について示す図である。 予め複数の位置のそれぞれに光学センサを配置しておく場合の配置例を示す図である。

符号の説明

１…光源装置
２…パーソナルコンピュータ
３…Ｉ−Ｖカーブトレーサ
４…太陽電池
１０…ランプ
１２…集光ミラー
１４…三軸駆動機構
１６…インテグレーターレンズ
１８…コリメーターレンズ
２０…ステージ
２１…光照射面
２２…センサ移動機構
２４…制御部
２６…電源部
２８…光学センサ
３０…Ｙ方向移動機構
３２…Ｘ方向移動機構
５１…ＣＰＵ
５２…ＲＯＭ
５３…ＲＡＭ
５４…アナログ−デジタル変換器
５５…制御インタフェース
５６…操作部
５７…表示部
５８…通信インタフェース

Claims (9)

1. 光源装置の光照射状態の調整に用いられる光学調整装置であって、
   前記光源装置の光照射面上に配置される光学センサと、
   前記光学センサを、前記光照射面上で自在に移動させるセンサ移動機構と、
   前記センサ移動機構に制御信号を供給することによって前記光学センサを予め設定される複数の位置のいずれかに順次移動させ、当該複数の位置のそれぞれにおける前記光学センサの検出信号を取得する制御部と、
   を含む、光学調整装置。
2. 光源装置の光照射状態の調整に用いられる光学調整装置であって、
   前記光学装置の光照射面上の複数の位置にそれぞれ配置される複数の光学センサと、
   前記複数の位置のそれぞれにおける前記光学センサの検出信号を取得する制御部と、
   を含む、光学調整装置。
3. 前記制御部は、前記複数の位置のそれぞれにおける前記光学センサの検出信号を時間経過に対応付けて複数回取得する、請求項１又は２に記載の光学調整装置。
4. 前記光学センサは、放射照度センサ又は分光放射センサである、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学調整装置。
5. 前記光学センサは、放射照度センサであり、
   前記光源装置は、ランプと、前記ランプの位置を互いに直交する三方向について調整する位置調整機構と、を含み、
   前記制御部は、
   前記複数の位置のそれぞれに対応する前記検出信号を取得すること、
   前記検出信号に基づいて放射照度のばらつき値を算出すること、
   及び
   前記光源装置の前記位置調整機構に制御信号を供給することによって前記ランプの位置を変更させること、
   を複数回繰り返す、
   請求項１又は２に記載の光学調整装置。
6. 前記制御部は、前記位置調整機構に制御信号を供給することにより前記放射照度のばらつき値が最小となるときの位置に前記ランプを配置させる、
   請求項５に記載の光学調整装置。
7. 前記光学センサは、放射照度センサであり、
   前記光源装置は、ランプと、前記ランプに電力を供給する電源部と、を含み、
   前記制御部は、
   前記複数の位置の少なくとも１つに対応する前記検出信号を取得すること、
   前記検出信号に基づいて、放射照度が所定の基準値と一致するかを判断すること、
   及び
   前記放射照度が前記基準値と一致しない場合に、前記電源部に制御信号を供給することによって、前記ランプに供給される電力を増減すること、
   を複数回繰り返す、
   請求項１又は２に記載の光学調整装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の光学調整装置と、
   集光ミラーと、
   前記集光ミラーの焦点近傍に配置されるランプと、
   前記ランプの位置を互いに直交する三方向について調整する位置調整機構と、
   前記集光ミラーによって集光された前記ランプの放射光を均一化し、所定の光照射面上に導く光学機構と、
   を含む、光源装置。
9. 請求項８に記載の光源装置と、
   前記光照射面上に太陽電池が載置された際に当該太陽電池の電流−電圧特性を計測するＩ−Ｖカーブトレーサと、
   前記光学調整装置の前記制御部および前記Ｉ−Ｖカーブトレーサの双方と通信可能に接続されるコンピュータと、
   を含み、
   前記コンピュータが、前記光学調整装置から前記光学センサの検出信号を示すデータ及び前記太陽電池の電流−電圧特性を示すデータを取得し、当該各データ又はこれらに基づくグラフを表示することを特徴とする、太陽電池の特性計測システム。

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