JP2011128089A - Linearity inspection device and linearity inspection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リニアリティ検査装置及びリニアリティ検査方法に係わり、具体的には、ソーラシミュレータ等の強い光の分光放射スペクトルを測定する分光放射計等のディテクタのリニアリティを検査するリニアリティ検査装置及びリニアリティ検査方法に関する。 The present invention relates to a linearity inspection apparatus and a linearity inspection method, and specifically, a linearity inspection apparatus and a linearity inspection method for inspecting the linearity of a detector such as a spectroradiometer that measures a spectral radiation spectrum of strong light such as a solar simulator. About.
近年、太陽電池の開発用に、ソーラシミュレータのスペクトルや太陽光スペクトルを測定する必要性が増えてきているが、太陽電池の変換効率などの性能を正確に評価するためには、ソーラシミュレータから放射される分光放射スペクトルを正確に測定することのできる分光放射計等のディテクタが必要とされている。 In recent years, there is an increasing need to measure solar simulator spectrum and solar spectrum for solar cell development. In order to accurately evaluate solar cell conversion efficiency and other performance, solar simulators emit radiation. There is a need for a detector such as a spectroradiometer that can accurately measure the spectroradiometric spectrum being emitted.
更に、最近のソーラシミュレータは、従来の定常光型に替わりパルス光型が多く使用されるようになり、パルス光型ソーラシミュレータについても、その分光分布をパルスが発光する短時間の内に正確に測定することのできる分光放射計が必要とされている。すなわち、パルス光型ソーラシミュレータのスペクトル測定には、従来の定常光型ソーラシミュレータにおける分光放射計のスペクトル測定のリニアリティ検査の他に、パルス応答性、パルス点灯時の光強度リニアリティ、露光時間リニアリティなどの検査が必要である。 In addition, the recent solar simulators are often used instead of the conventional stationary light type, and the pulsed light type solar simulator is also accurately used within the short time that the pulse emits light. There is a need for a spectroradiometer that can be measured. That is, the spectrum measurement of the pulsed light type solar simulator includes the pulse response, the light intensity linearity at the time of pulse lighting, the exposure time linearity in addition to the linearity inspection of the spectral radiometer spectrum measurement in the conventional stationary light type solar simulator. Inspection is required.
しかし、従来は、パルス光型ソーラシミュレータにおいて、分光放射計のリニアリティを検査するリニアリティ検査装置は存在していなかった。つまり、分光放射計自体が正確に測定できているか否かを、検査できる装置が今まで無く、このような分光放射計評価のための検査装置の実現が待ち望まれていた。 However, conventionally, there has not been a linearity inspection apparatus for inspecting the linearity of a spectroradiometer in a pulsed light type solar simulator. That is, until now, there has been no apparatus capable of inspecting whether or not the spectroradiometer itself has been accurately measured, and the realization of such an inspection apparatus for spectroradiometer evaluation has been awaited.
特許文献１には、分光ではない一般光の光量計測装置及びその方法が提案されている。同装置及び方法によれば、一般光の光量の定量評価のために値付けされたアッテネータを既存のものとし、これを用いて入射光の値付けを行うことが記載されている。一方、分光放射測定においては、波長特性が無く広い減衰範囲において減衰率が把握されたアッテネータやパルス光にも対応できるアッテネータが必要とされるが、そのようなアッテネータについては記載されていない。
また、特許文献２には、可変光減衰器を用いて、細い光路中に置かれたカムの回転角を変えることによって減衰率を変えることが記載されているが、この減衰器は基本的に細い光路を持つ平行光線には適用できても、本発明が対象とする試料光源とディテクタが共に一定の広がりを持つような光学系には適用することはできない。
Patent Document 1 proposes a light amount measuring apparatus and method for ordinary light that is not spectroscopic. According to the apparatus and method, it is described that an attenuator that is priced for quantitative evaluation of the amount of general light is used as an existing attenuator, and that incident light is priced using this attenuator. On the other hand, in the spectral radiation measurement, an attenuator having no wavelength characteristic and having an attenuation factor grasped in a wide attenuation range or an attenuator capable of dealing with pulsed light is required, but such an attenuator is not described.
Patent Document 2 describes that a variable optical attenuator is used to change the attenuation rate by changing the rotation angle of a cam placed in a thin optical path. Although it can be applied to a parallel light beam having a thin optical path, it cannot be applied to an optical system in which both the sample light source and the detector targeted by the present invention have a certain spread.
また、従来の分光放射計測システムは、通常太陽光に比べて非常に弱い試料光源を用いて行われてきた。そのため、計測対象をソーラシミュレータの光とした場合に、太陽光と同程度の強い光の範囲においても、分光放射計がリニアリティを持って計測される否かの検証は不十分であった。 Conventional spectral radiation measurement systems have been performed using a sample light source that is much weaker than normal sunlight. Therefore, when the measurement target is the light of a solar simulator, it has been insufficiently verified whether or not the spectroradiometer is measured with linearity even in the range of light as strong as sunlight.
従来の波長毎の分光放射計のリニアリティの検査方法としては、透過率が違う複数のＮＤフィルタやバンドパスフィルタを使用する方法があるが、いずれも次に示す欠点があった。まず、ＮＤフィルタを使用する方法は、ＮＤフィルタの透過率に波長依存性があり、また、面内分布の斑があるために高精度の測定には適していない。また、バンドパスフィルタを使用する方法は、リファレンスと成りうるハロゲン光の様なブロードな光源については、リニアリティは計測できるが、狭い波長範囲に輝線があるキセノン光源のリニアリティ計測には、不適当である。しかし、ソーラシミュレータにおける分光放射計による正確な測定を行うためには、定常光型又はパルス光型のソーラシミュレータの双方について、分光放射計のリニアリティ等の特性を把握しておくことは、不可欠である。 As a conventional method for inspecting the linearity of a spectroradiometer for each wavelength, there are methods using a plurality of ND filters and bandpass filters having different transmittances, but each has the following drawbacks. First, the method using the ND filter is not suitable for high-accuracy measurement because the transmittance of the ND filter is wavelength-dependent, and there are uneven in-plane distributions. In addition, the method using a bandpass filter can measure linearity for a broad light source such as a halogen light that can serve as a reference, but is not suitable for measuring the linearity of a xenon light source that has a bright line in a narrow wavelength range. is there. However, in order to perform accurate measurements with a spectroradiometer in a solar simulator, it is indispensable to understand the characteristics such as the linearity of the spectroradiometer for both the steady-light and pulsed-light solar simulators. is there.
本発明の目的は、ソーラシミュレータ等の強い光の分光放射スペクトルを測定する分光放射計等のディテクタのリニアリティを検査するリニアリティ検査装置及びリニアリティ検査方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a linearity inspection apparatus and a linearity inspection method for inspecting the linearity of a detector such as a spectroradiometer that measures a spectral radiation spectrum of intense light such as a solar simulator.
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、波長毎に切り替え可能であって複数種類の波長毎のソーラシミュレータ級の強い光が出力可能な光源と、該光源からの光出力を透過する動的透過率が確定している複数種類の動的透過率を有する回転円板又は開口板と、該回転円板又は開口板を透過した光を受光する前記波長毎の切り替えに対応して切り替え可能に設けられた複数種類の波長毎の基準ディテクタとを備え、波長毎の、前記基準ディテクタにおいて検出された受光量に対する、前記回転円板又は開口板を透過した光を受光する未知ディテクタで検出された受光量を取得して、前記未知ディテクタのリニアリティを検査することを特徴とするリニアリティ検査装置である。
請求項２記載の発明は、複数種類の波長の光を有し、光量が可変のソーラシミュレータ級の強い光が出力可能な光源と、波長毎に前記光源からの光を透過可能なバンドパスフィルタと、該バンドパスフィルタを透過した光を受光する前記波長毎に切り替え可能に設けられた複数種類の波長毎の基準ディテクタとを備え、波長毎の、前記基準ディテクタにおいて検出された受光量に対する、前記バンドパスフィルタを透過した光を受光する未知ディテクタで検出された受光量を取得して、前記未知ディテクタのリニアリティを検査することを特徴とするリニアリティ検査装置である。
請求項３記載の発明は、前記基準ディテクタは、発光源からの光出力を動的透過率が確定した複数種類の動的透過率を有する回転円板又は開口板を透過して受光したディテクタのうち、リニアリティを有するディテクタを基準ディテクタの候補ディテクタとし、前記候補ディテクタのうち、前記動的透過率に対する動的平均透過率がリニアリティを有するディテクタであることを特徴とする請求項１または請求項２記載のリニアリティ検査装置である。
請求項４記載の発明は、前記光源が、パルス光源型ソーラシミュレータ又は定常光源型ソーラシミュレータであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つの請求項に記載のリニアリティ検査装置である。
請求項５記載の発明は、波長毎に切り替え可能であって複数種類の波長毎のソーラシミュレータ級の強い光が出力可能な光源と、該光源からの光出力を透過する動的透過率が確定している複数種類の動的透過率を有する回転円板又は開口板と、該回転円板又は開口板を透過した光を受光する前記波長毎の切り替えに対応して切り替え可能に設けられた複数種類の波長毎の基準ディテクタと、前記回転円板又は開口板を透過した光を受光する未知ディテクタとを有し、前記光源からある波長の光を出力し、前記ある波長の光をある動的透過率を有する前記回転円板又は開口板を透過し、前記ある波長に対応するある基準ディテクタで受光検出する第１の工程と、前記光源から前記ある波長の光を出力し、前記ある波長の光を前記ある動的透過率を有する前記回転円板又は開口板を透過し、前記ある波長の光を未知ディテクタで受光検出する第２の工程と、前記第１の工程及び第２の工程において、前記ある動的透過率を他の異なる動的透過率を有する回転円板又は開口板に逐次代えて、前記第１の工程及び第２の工程を繰り返す第３の工程と、前記第１及び第３の工程において得られた基準ディテクタにおいて検出された受光量に対する、前記第２及び第３の工程において得られた前記未知ディテクタにおいて検出された受光量を取得し、前記未知ディテクタのリニアリティを検査する第４の工程と、前記光源から出力されるある波長の光を他の異なる波長の光に逐次代えて、前記第１ないし第４の工程を繰り返す第５の工程とからなることを特徴とするリニアリティ検査方法である。
請求項６記載の発明は、波長毎に切り替え可能であって複数種類の波長毎のソーラシミュレータ級の強い光が出力可能な光源と、該光源からの光出力を透過する動的透過率が確定している複数種類の動的透過率を有する回転円板又は開口板と、該回転円板又は開口板を透過した光を受光する前記波長毎の切り替えに対応して切り替え可能に設けられた複数種類の波長毎の基準ディテクタと、前記回転円板又は開口板を透過した光を受光する未知ディテクタとを有し、前記光源からある波長の光を出力し、前記ある波長の光をある動的透過率を有する前記回転円板又は開口板を透過し、前記ある波長に対応するある基準ディテクタと前記未知ディテクタとで同時に受光検出する第１の工程と、前記第１の工程において、前記ある動的透過率を他の異なる動的透過率を有する回転円板又は開口板に逐次代えて、前記第１の工程を繰り返す第２の工程と、前記第１及び第２の工程において得られた基準ディテクタにおいて検出された受光量に対する、前記第１及び第２の工程において得られた前記未知ディテクタにおいて検出された受光量を取得し、前記未知ディテクタのリニアリティを検査する第３の工程と、前記光源から出力されるある波長の光を他の異なる波長の光に逐次代えて、前記第１ないし第３の工程を繰り返す第４の工程とからなることを特徴とするリニアリティ検査方法である。
請求項７記載の発明は、複数種類の波長の光を有し、光量が可変のソーラシミュレータ級の強い光が出力可能な光源と、波長毎に前記光源からの光を透過可能なバンドパスフィルタと、該バンドパスフィルタを透過した光を受光する前記波長毎に切り替え可能に設けられた複数種類の波長毎の基準ディテクタと、前記バンドパスフィルタを透過した光を受光する未知ディテクタとを有し、前記光源からある光量の光を出力し、前記ある光量の光を前記バンドパスフィルタによってある波長の光を透過し、前記ある波長に対応するある基準ディテクタで受光検出する第１の工程と、前記光源からある光量の光を出力し、前記ある光量の光を前記バンドパスフィルタによって前記ある波長の光を透過し、前記ある波長の光を前記未知ディテクタで受光検出する第２の工程と、前記第１の工程及び第２の工程において、前記光源から出力される前記ある光量を他の異なる光量に逐次代えて、前記第１の工程及び第２の工程を繰り返す第３の工程と、前記第１及び第３の工程において得られた基準ディテクタにおいて検出された受光量に対する、前記第２及び第３の工程において得られた前記未知ディテクタにおいて検出された受光量を取得し、前記未知ディテクタのリニアリティを検査する第４の工程と、前記バンドパスフィルタを他の波長を透過させるバンドパスフィルタに逐次代えて、前記第１ないし第４の工程を繰り返す第５の工程とからなることを特徴とするリニアリティ検査方法である。
請求項８記載の発明は、複数種類の波長の光を有し、光量が可変のソーラシミュレータ級の強い光が出力可能な光源と、波長毎に前記光源からの光を透過可能なバンドパスフィルタと、該バンドパスフィルタを透過した光を受光する前記波長毎に切り替え可能に設けられた複数種類の波長毎の基準ディテクタと、前記バンドパスフィルタを透過した光を受光する未知ディテクタとを有し、前記光源からある光量の光を出力し、前記ある光量の光を前記バンドパスフィルタによってある波長の光を透過し、前記ある波長に対応するある基準ディテクタと未知ディテクタとで同時に受光検出する第１の工程と、前記第１の工程において、前記光源から出力される前記ある光量を他の異なる光量に逐次代えて、前記第１の工程を繰り返す第２の工程と、前記第１及び第２の工程において得られた基準ディテクタにおいて検出された受光量に対する、前記第１及び第２の工程において得られた前記未知ディテクタにおいて検出された受光量を取得し、前記未知ディテクタのリニアリティを検査する第３の工程と、前記バンドパスフィルタを他の波長を透過させるバンドパスフィルタに逐次代えて、前記第１ないし第３の工程を繰り返す第４の工程とからなることを特徴とするリニアリティ検査方法である。
請求項９記載の発明は、前記光源が、パルス光源型ソーラシミュレータ又は定常光源型ソーラシミュレータであることを特徴とする請求項５ないし請求項８のいずれか１つの請求項に記載のリニアリティ検査方法である。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is a light source that can be switched for each wavelength and can output solar simulator-class strong light for each of a plurality of types of wavelengths, and a light output from the light source. Corresponding to a rotating disk or aperture plate having a plurality of types of dynamic transmittances for which the dynamic transmittance to be transmitted is determined, and switching for each wavelength that receives light transmitted through the rotating disk or aperture plate And a plurality of types of reference detectors for each wavelength provided so as to be switchable, and an unknown amount for receiving the light transmitted through the rotating disk or the aperture plate with respect to the amount of received light detected by the reference detector for each wavelength. The linearity inspection apparatus is characterized in that the amount of received light detected by a detector is acquired and the linearity of the unknown detector is inspected.
The invention according to claim 2 is a light source having a plurality of types of wavelengths and capable of outputting a strong solar simulator class light having a variable amount of light, and a bandpass filter capable of transmitting light from the light source for each wavelength. And a plurality of types of reference detectors for each wavelength provided so as to be switched for each wavelength that receives light transmitted through the bandpass filter, and for each received light amount detected by the reference detector for each wavelength, The linearity inspection apparatus is characterized in that the amount of received light detected by an unknown detector that receives light transmitted through the bandpass filter is acquired and the linearity of the unknown detector is inspected.
According to a third aspect of the present invention, the reference detector is a detector that receives and transmits light output from a light emitting source through a rotating disk or an aperture plate having a plurality of types of dynamic transmittances with a determined dynamic transmittance. The detector having linearity is a candidate detector for a reference detector, and among the candidate detectors, the dynamic average transmittance with respect to the dynamic transmittance is a detector having linearity. It is a linearity inspection apparatus of description.
4. The linearity inspection apparatus according to claim 1, wherein the light source is a pulse light source type solar simulator or a steady light source type solar simulator. It is.
In the invention according to claim 5, the light source that can be switched for each wavelength and capable of outputting solar simulator class strong light for each of a plurality of types of wavelengths, and the dynamic transmittance for transmitting the light output from the light source are determined. A plurality of rotating discs or aperture plates having a plurality of dynamic transmittances, and a plurality of switchable discs corresponding to the switching for each wavelength that receives light transmitted through the rotary discs or aperture plates. A reference detector for each type of wavelength and an unknown detector that receives light transmitted through the rotating disk or aperture plate, outputs light of a certain wavelength from the light source, and emits light of the certain wavelength A first step of transmitting through the rotating disk or aperture plate having transmittance, receiving and detecting light with a certain reference detector corresponding to the certain wavelength, and outputting the light with the certain wavelength from the light source; The light has a certain dynamic transmittance A second step of transmitting through the rotating disk or aperture plate, and detecting and detecting the light of a certain wavelength by an unknown detector; and in the first step and the second step, the certain dynamic transmittance is changed to another The third step of repeating the first step and the second step instead of the rotating disk or the aperture plate having different dynamic transmittances, and the reference obtained in the first and third steps A fourth step of acquiring a received light amount detected in the unknown detector obtained in the second and third steps with respect to a received light amount detected in the detector, and inspecting a linearity of the unknown detector; and the light source A linearity inspection method comprising: a fifth step of repeating the first to fourth steps by sequentially replacing light of a certain wavelength output from the light with another different wavelength.
According to the sixth aspect of the present invention, a light source that can be switched for each wavelength and capable of outputting solar simulator-class strong light for each of a plurality of types of wavelengths, and a dynamic transmittance that transmits light output from the light source are determined. A plurality of rotating discs or aperture plates having a plurality of dynamic transmittances, and a plurality of switchable discs corresponding to the switching for each wavelength that receives light transmitted through the rotary discs or aperture plates. A reference detector for each type of wavelength and an unknown detector that receives light transmitted through the rotating disk or aperture plate, outputs light of a certain wavelength from the light source, and emits light of the certain wavelength A first step of transmitting through the rotating disk or aperture plate having transmittance and simultaneously detecting and detecting light by a certain reference detector corresponding to the certain wavelength and the unknown detector; and Other transmittance The second step of repeating the first step instead of the rotating disk or the aperture plate having different dynamic transmittances, and the light reception detected in the reference detector obtained in the first and second steps. A third step of obtaining a received light amount detected in the unknown detector obtained in the first and second steps with respect to a quantity, and inspecting a linearity of the unknown detector, and a wavelength output from the light source The linearity inspection method is characterized by comprising a fourth step in which the first to third steps are repeated by sequentially replacing the other light with light of different wavelengths.
The invention according to claim 7 is a light source capable of outputting solar simulator-class strong light having a plurality of types of wavelengths and a variable amount of light, and a bandpass filter capable of transmitting light from the light source for each wavelength. A plurality of types of reference detectors for each wavelength provided so as to be switched for each wavelength that receives light transmitted through the band-pass filter, and an unknown detector that receives light transmitted through the band-pass filter. A first step of outputting a certain amount of light from the light source, allowing the certain amount of light to pass through a certain wavelength of light by the band-pass filter, and detecting and detecting with a certain reference detector corresponding to the certain wavelength; A certain amount of light is output from the light source, the certain amount of light is transmitted through the bandpass filter through the certain wavelength light, and the certain wavelength light is transmitted by the unknown detector. In the second step of detecting light, and in the first step and the second step, the certain amount of light output from the light source is sequentially replaced with another different amount of light, and the first step and the second step And the light reception detected in the unknown detector obtained in the second and third steps with respect to the light reception amount detected in the reference detector obtained in the first and third steps. A fourth step of acquiring a quantity and inspecting the linearity of the unknown detector; and a fifth step of repeating the first to fourth steps by sequentially replacing the bandpass filter with a bandpass filter that transmits other wavelengths. A linearity inspection method characterized by comprising the steps of:
The invention according to claim 8 is a light source having a plurality of types of wavelengths of light and capable of outputting a strong solar simulator class light having a variable amount of light, and a bandpass filter capable of transmitting light from the light source for each wavelength. A plurality of types of reference detectors for each wavelength provided so as to be switched for each wavelength that receives light transmitted through the band-pass filter, and an unknown detector that receives light transmitted through the band-pass filter. The light source outputs a certain amount of light, transmits the certain amount of light through the band-pass filter, and simultaneously receives and detects light with a reference detector and an unknown detector corresponding to the certain wavelength. In the first step and the first step, the first step is repeated by sequentially replacing the certain light amount output from the light source with another different light amount. Obtaining the received light amount detected in the unknown detector obtained in the first and second steps with respect to the received light amount detected in the reference detector obtained in the first and second steps; A third step of inspecting the linearity of the detector, and a fourth step of repeating the first to third steps by sequentially replacing the bandpass filter with a bandpass filter that transmits other wavelengths. This is a characteristic linearity inspection method.
The invention according to claim 9 is characterized in that the light source is a pulse light source type solar simulator or a steady light source type solar simulator, and the linearity inspection method according to any one of claims 5 to 8. It is.
本発明によれば、ソーラシミュレータの分光放射計等の未知ディテクタのリニアリティを正確に検査することができる。 According to the present invention, the linearity of an unknown detector such as a spectroradiometer of a solar simulator can be accurately inspected.
本発明の第１の実施形態を図１〜図１３を用いて説明する。
図１は、本実施形態に係わる、分光放射計などのディテクタ（以下、未知ディテクタという）のリニアリティを検査するリニアリティ検査装置の構成を示す図である。
このリニアリティ検査装置は、ソーラシミュレータ等の強い光の各波長の光量の変化に対して比例した出力が得られるか、つまり、リニアリティを有するかを検査する装置である。
同図において、リニアリティ検査装置における、分光放射計やフォトダイオードアレー、ＣＣＤカメラなどのディテクタを、正しく評価するために必要な光源（１〜ｎ）２の条件は、測定したい波長毎に安定で、光強度も調節でき、パルス光型ソーラシミュレータの様なパルス発光も検査できることが必要である。また、基準ディテクタ（１〜ｎ）１２に必要な条件としては、分光放射計やフォトダイオードアレー、ＣＣＤカメラなどのディテクタと比較できる、安定で、強い光に対するリニアリティが有り、パルス光に対しても十分な応答性を有することが不可欠である。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a linearity inspection apparatus for inspecting the linearity of a detector such as a spectroradiometer (hereinafter referred to as an unknown detector) according to the present embodiment.
This linearity inspection device is a device such as a solar simulator that inspects whether an output proportional to the change in the light amount of each wavelength of strong light is obtained, that is, whether it has linearity.
In the figure, the conditions of the light source (1 to n) 2 necessary for correctly evaluating detectors such as a spectroradiometer, a photodiode array, and a CCD camera in the linearity inspection apparatus are stable for each wavelength to be measured. It is necessary to be able to adjust light intensity and to inspect pulsed light emission like a pulsed light type solar simulator. In addition, as a necessary condition for the reference detector (1 to n) 12, there is a linearity with respect to stable and strong light that can be compared with a detector such as a spectroradiometer, a photodiode array, and a CCD camera. It is essential to have sufficient responsiveness.
同図に示すように、光源選択ステージ１には、強い光の必要な波長帯の発光が可能なＬＥＤ又はＬＤ（レーザーダイオード）からなる光源（１〜ｎ）２が載せられている。光源（１〜ｎ）２は、各波長に対応して設けられ、従来の光量安定性の良いとされていたハロゲンランプに代えて、現在、光源中では最も安定でかつ発光効率に優れ、消費電力の少ないＬＥＤを用い、波長帯によってはこれに替わるものとしてＬＤを用いる。光源（１〜ｎ）２の中から、光源選択ステージ１を移動して検査に必要な波長帯の光源を選ぶ。ＬＥＤやＬＤは、点灯時の通電による温度上昇によって、光の出力や波長が変動しないように、温度コントローラ３によって付属の温調器（１〜ｎ）４で温度を一定に保ち、強い光出力を、ＬＥＤ又はＬＤコントローラ５を用いて、必要な値に調節する。また、光源（１〜ｎ）２の発光時間は、パルス信号発生装置６を用いて、光強度を一定に保ちつつ必要な時間だけ発光させる。パルス光を用いる検査の場合は、基準ディテクタ（１〜ｎ）１２の前の光路中に設置した高速光シャッタ７の開閉時間をシャッタコントローラ８で制御して必要なパルス幅を得ることもできる。また、光源（１〜ｎ）２と高速光シャッタ７との間には、光源（１〜ｎ）２からの光量を可変するために、異なる既知の減衰率毎に取り替え可能な回転円板９または開口板を配置する。回転円板９または開口板は回転円板または開口板コントローラ１０によって回転または移動制御される。 As shown in the figure, the light source selection stage 1 is mounted with light sources (1 to n) 2 made of LEDs or LDs (laser diodes) capable of emitting light in a wavelength band requiring strong light. The light sources (1 to n) 2 are provided corresponding to the respective wavelengths, and instead of the conventional halogen lamps that are considered to have good light quantity stability, the light sources (1 to n) 2 are currently the most stable and excellent in luminous efficiency and consumed. An LED with low power is used, and an LD is used as an alternative depending on the wavelength band. From the light sources (1 to n) 2, the light source selection stage 1 is moved to select a light source having a wavelength band necessary for inspection. LED and LD keep the temperature constant with the attached temperature controller (1 to n) 4 by the temperature controller 3 so that the light output and wavelength do not fluctuate due to the temperature rise due to energization at the time of lighting, strong light output Is adjusted to a required value using the LED or LD controller 5. The light source (1 to n) 2 emits light for a necessary time using the pulse signal generator 6 while keeping the light intensity constant. In the case of inspection using pulsed light, the required pulse width can be obtained by controlling the opening / closing time of the high-speed optical shutter 7 installed in the optical path in front of the reference detector (1 to n) 12 by the shutter controller 8. Further, between the light source (1 to n) 2 and the high-speed optical shutter 7, in order to vary the amount of light from the light source (1 to n) 2, a rotating disk 9 that can be replaced for each different known attenuation rate. Or arrange an aperture plate. The rotating disk 9 or the opening plate is rotated or moved by a rotating disk or opening plate controller 10.
基準ディテクタ１２は、受光部切替えステージ１１に載せた波長感度領域毎の複数の基準ディテクタ（１〜ｎ）１２の中から選択し、受光部切替えステージ１１の移動により、高速シャッタ７の後に置く。各基準ディテクタ（１〜ｎ）１２は、それぞれプリアンプ（１〜ｎ）１３と温度コントローラ１４によって温度を一定に保つためのディテクタ用温調器（１〜ｎ）１５を備え、応答の安定性、リニアリティ性、パルス応答性において、検査対象である分光放射計などの未知ディテクタ１６に比べて数倍の性能を持つものを用意する。例えば、測定時間安定性を調べる場合、基準ディテクタ（１〜ｎ）１２の求められる測定仕様は、時間安定性についていえば、１時間での変動が１％以内である場合、基準ディテクタ（１〜ｎ）１２として５倍の性能を取るとすれば、５時間での変動が０．２％以内のものを用意する。 The reference detector 12 is selected from a plurality of reference detectors (1 to n) 12 for each wavelength sensitivity region mounted on the light receiving unit switching stage 11 and placed after the high speed shutter 7 by the movement of the light receiving unit switching stage 11. Each of the reference detectors (1 to n) 12 includes a detector temperature controller (1 to n) 15 for keeping the temperature constant by a preamplifier (1 to n) 13 and a temperature controller 14, respectively. In the linearity property and the pulse response property, a device having performance several times that of the unknown detector 16 such as a spectroradiometer to be inspected is prepared. For example, when measuring the measurement time stability, the required measurement specifications of the reference detectors (1 to n) 12 are as follows. In terms of time stability, if the fluctuation in one hour is within 1%, the reference detectors (1 to 1) n) Assuming that 5 times the performance is taken as 12, prepare those having a fluctuation within 5% within 0.2%.
選択された基準ディテクタ（１〜ｎ）１２の出力は、Ａ／Ｄ変換器１７を介してコンピュータ１８に入力され、記録される。なお、迷光を遮断するために、装置全体を破線で示した暗箱１９で覆う。更に、温度を一定に保つために必要に応じて、装置全体に温調を掛けるか装置全体を恒温槽に入れて、検査を行なう。 The output of the selected reference detector (1 to n) 12 is input to the computer 18 via the A / D converter 17 and recorded. In order to block stray light, the entire apparatus is covered with a dark box 19 indicated by a broken line. Further, in order to keep the temperature constant, the temperature of the entire apparatus is adjusted or the entire apparatus is placed in a thermostatic bath as necessary.
基準ディテクタ（１〜ｎ）１２としては、リニアリティ特性が未知の未知ディテクタ１６のリニアリティを検査するためには、強い光に対して極めて高精度のリニアリティを有する基準ディテクタを準備しなければならない。基準ディテクタ１２を準備するために必要なものは、光源、異なる既知の減衰率を持つ減光板としての回転円板または開口板、基準ディテクタ１２として確定されるべきディテクタの３つである。これらが、それぞれ満たすべき要件は、次の通りである。（１）光源は、検査したい波長において光の強度が一定であることである。これに適した光源としてはＬＥＤやＬＤを用いる。（２）回転円板または開口板は、均一な穴が明けられ、等速回転又は等速移動させられることである。（３）基準ディテクタ１２として確定されるべきディテクタは、波長毎にある光量範囲において高精度のリニアリティを有することである。 As the reference detectors (1 to n) 12, in order to inspect the linearity of the unknown detector 16 whose linearity characteristics are unknown, a reference detector having extremely high linearity with respect to strong light must be prepared. All that is needed to prepare the reference detector 12 is a light source, a rotating disk or aperture plate as a dimming plate with different known attenuation factors, and a detector to be established as the reference detector 12. The requirements that each of these must satisfy are as follows. (1) The light source is that the intensity of light is constant at the wavelength to be inspected. An LED or LD is used as a light source suitable for this. (2) The rotating disk or aperture plate is formed with uniform holes and is rotated at a constant speed or moved at a constant speed. (3) The detector to be determined as the reference detector 12 is to have highly accurate linearity in a certain light amount range for each wavelength.
図２及び図３は、高精度のリニアリティを有する基準ディテクタ１２を確定するための装置である。なお、図２と図３は同じ装置を示しており、図３は図２に示した回転円板が見やすいよう傾斜して示したものである。図２に示すように、この装置は、強い光が出力可能なＬＥＤ、ＬＤ等からなる光源２０、回転円板２１、基準ディテクタ１２として確定されるべきディテクタ２２相互の位置関係を示しており、これら３者は一定距離を隔てて設置される。 2 and 3 are apparatuses for determining the reference detector 12 having a highly accurate linearity. 2 and 3 show the same apparatus, and FIG. 3 shows the rotating disk shown in FIG. 2 in an inclined manner so that it can be easily seen. As shown in FIG. 2, this apparatus shows a positional relationship among a light source 20, a rotating disk 21, and a detector 22 to be determined as a reference detector 12, which can output strong light, such as an LED and an LD. These three people are installed at a certain distance.
次に、高精度のニアリティを有する基準ディテクタ１２の確定法について説明する。
まず、均一な分布を有する複数種類の開口率を有する回転円板２１を用意する。例えば、設定開口率（開口面積比の％）が、１、２、５、１０、２０、５０、７０％の回転円板２１を用意する。ここで、設定開口率とは、回転円板２１に穴を開ける場合の目標とする開口率である。これらの異なる設定開口率を有する回転円板２１に平行光を当てて、スキャナで開口率を測り、これを静的開口率とする。図４は、設定開口率と測定して得られた静的開口率との関係を示す表である。
Next, a method for determining the reference detector 12 having high accuracy nearness will be described.
First, a rotating disk 21 having a plurality of types of aperture ratios having a uniform distribution is prepared. For example, the rotating disk 21 having a set aperture ratio (% of the aperture area ratio) of 1, 2, 5, 10, 20, 50, and 70% is prepared. Here, the set aperture ratio is a target aperture ratio when a hole is made in the rotating disk 21. Parallel light is applied to the rotating disk 21 having these different set aperture ratios, the aperture ratio is measured by a scanner, and this is set as a static aperture ratio. FIG. 4 is a table showing the relationship between the set aperture ratio and the static aperture ratio obtained by measurement.
次に、各種のディテクタ２２（紫外、可視光用はＳｉ、ホトマル、赤外用はＩｎＧａＡｓ、Ｇｅ、パイロ、ＨｇＣｄＴｅなど）の中から１つのディテクタ２２を選び、回転円板２１を静的開口率の低い方から１つずつ選ぶ。図２において、光源２０から放射された光を、回転円板２１を等速に回転し、ディテクタ２２において光強度を複数回測定して、回転円板無しの光強度に対する回転円板ありの場合の光強度の比から動的透過率を求める。同様にして、同一のディテクタ２２における全ての静的開口率の異なる回転円板２１の動的透過率を求める。図５は、測定された動的透過率を示す表である。 Next, one detector 22 is selected from various detectors 22 (for ultraviolet and visible light, Si, photomar, for infrared, InGaAs, Ge, pyro, HgCdTe, etc.), and the rotating disk 21 is set to have a static aperture ratio. Choose one by one from the lowest. In FIG. 2, when the light emitted from the light source 20 is rotated at the rotating disk 21 at a constant speed, the light intensity is measured a plurality of times at the detector 22, and there is a rotating disk with respect to the light intensity without the rotating disk. The dynamic transmittance is obtained from the ratio of the light intensities. Similarly, the dynamic transmittances of the rotating disks 21 having different static aperture ratios in the same detector 22 are obtained. FIG. 5 is a table showing the measured dynamic transmittance.
図６は、あるディテクタ２２に対し、横軸に回転円板２１の静的開口率を、縦軸に動的透過率を取りプロットしたグラフの例である。
このグラフの例は、あるディテクタ２２における静的開口率に対する動的透過率が９９．５％以上の直線状にプロットでき、１次相関が高いことを示している。
このように横軸の静的開口率と縦軸の動的透過率間の１次相関が高い時は、そのディテクタ２２による回転円板２１の動的透過率として採用し、１次相関が低ければ、そのディテクタ２２の結果は、採用しない。
FIG. 6 is an example of a graph in which the static aperture ratio of the rotating disk 21 is plotted on the horizontal axis and the dynamic transmittance is plotted on the vertical axis for a certain detector 22.
The example of this graph shows that the dynamic transmittance with respect to the static aperture ratio in a certain detector 22 can be plotted in a linear shape of 99.5% or more, and shows that the first-order correlation is high.
Thus, when the primary correlation between the static aperture ratio on the horizontal axis and the dynamic transmittance on the vertical axis is high, it is adopted as the dynamic transmittance of the rotating disk 21 by the detector 22 and the primary correlation is low. For example, the result of the detector 22 is not adopted.
図７は、上記と同様の測定を、全ての各種のディテクタ２２について行い、複数の動的透過率候補の平均値から確定した動的透過率を示す表である。これによって、全ての各種のディテクタ２２に対応する全ての回転円板２１の動的透過率が確定する。 FIG. 7 is a table showing the dynamic transmittance determined by performing the same measurement as described above for all the various detectors 22 and determining the average value of a plurality of dynamic transmittance candidates. As a result, the dynamic transmittance of all the rotating disks 21 corresponding to all the various detectors 22 is determined.
次に、動的透過率が確定した回転円板２１を回転し、基準ディテクタ１２の候補となる全てのディテクタ２２を用いて、動的平均透過率を求める。
図８は、横軸に確定した動的透過率、縦軸に基準ディテクタ１２の候補となるディテクタ２２の動的平均透過率を示すグラフである。直線上に乗っているディテクタを基準ディテクタ１２の候補として採用する。ここで、動的平均透過率とは、実際に回転円板２１を回転して動的透過率を測定した場合、図９に示すように、ディテクタで測定される出力は波打つ様に変化するため、ある一定時間における波打って変化する動的透過率の平均値である。ここで、１％、１０％の双方とも、透過率が一定でなく変化する理由は、回転円板内の個々の穴径がばらついていること、および各瞬間に光路中に存在する穴の数が回転により変化することにある。しかし、光源が安定で時間を十分に取る限り、これらの透過率の時間平均値は一定になる。つまり、正確な穴径の円板を作ること、さらに各瞬間における光路中に存在する穴の数を一定に保つことは難しいが、回転円板を回転させた時の透過率を時間を十分に取り平均した値を平均透過率として採用すれば、その値は正確かつ再現性があるものとなる。さらに、ディテクタを何種も設け、上記の方法で回転円板の平均透過率を測定すれば、多くのディテクタ出力値から、十分な精度で透過率を決定できるから、これを回転円板の平均透過率として採用することができる。
Next, the rotating disk 21 with the determined dynamic transmittance is rotated, and the dynamic average transmittance is obtained using all the detectors 22 that are candidates for the reference detector 12.
FIG. 8 is a graph showing the dynamic transmittance determined on the horizontal axis and the dynamic average transmittance of the detector 22 as a candidate for the reference detector 12 on the vertical axis. A detector riding on a straight line is adopted as a candidate for the reference detector 12. Here, the dynamic average transmittance means that when the dynamic transmittance is actually measured by rotating the rotating disk 21, the output measured by the detector changes like a wave as shown in FIG. 9. This is the average value of the dynamic transmittance that changes with undulation in a certain time. Here, in both 1% and 10%, the transmittance changes non-constantly because the individual hole diameters in the rotating disk vary and the number of holes present in the optical path at each moment. Is changed by rotation. However, as long as the light source is stable and sufficient time is taken, the time average value of these transmittances is constant. In other words, it is difficult to make a disk with an accurate hole diameter, and to keep the number of holes in the optical path constant at each moment, but the transmittance when rotating the rotating disk is sufficiently long. If the averaged value is adopted as the average transmittance, the value becomes accurate and reproducible. Furthermore, if several detectors are provided and the average transmittance of the rotating disk is measured by the above method, the transmittance can be determined with sufficient accuracy from many detector output values. It can be employed as the transmittance.
図８に示す結果から、基準ディテクタ１２の候補となる全てのディテクタ２２のうち、動的透過率の平均値が回転円板２１の動的透過率に１番近いディテクタを基準ディテクタ１２として採用する。図８においては、ディテクタ１とディテクタ３を基準ディテクタ１２として採用し、ディテクタ２は採用しない。ディテクタ４は、ディテクタ３のリニアリティに比べて微小なずれがある。このように、動的回転透過率が動的透過率よりずれていても、ずれ量が許容できる範囲の場合は、測定値の補正表を作る。実際の分光放射測定時に、この測定値の補正表を用いて測定値を校正する。その結果、ディテクタ４についても、入射光強度に対して補正された出力はリニアリティを有することになる。このような一連の処理を行うことによって、基準ディテクタ（１〜ｎ）１２を確定する。 From the results shown in FIG. 8, among all the detectors 22 that are candidates for the reference detector 12, the detector whose average dynamic transmittance is closest to the dynamic transmittance of the rotating disk 21 is adopted as the reference detector 12. . In FIG. 8, the detector 1 and the detector 3 are adopted as the reference detector 12, and the detector 2 is not adopted. The detector 4 has a slight deviation compared to the linearity of the detector 3. In this way, even if the dynamic rotational transmittance is deviated from the dynamic transmittance, if the deviation is within the allowable range, a correction table for the measured value is created. At the time of actual spectral radiation measurement, the measurement value is calibrated using the correction table of the measurement value. As a result, also for the detector 4, the output corrected with respect to the incident light intensity has linearity. The reference detectors (1 to n) 12 are determined by performing such a series of processes.
次に、図１に戻って、確定した基準ディテクタ（１〜ｎ）１２を用いて、未知ディテクタ１６のリニアリティを測定する。 Next, returning to FIG. 1, the linearity of the unknown detector 16 is measured using the determined reference detectors (1 to n) 12.
図１において、任意の測定波長に対応する光源（１〜ｎ）２の中から、例えば、光源（１）２を選択する。次に、受光部切り替えステージ１１を切り替えて、確定した基準ディテクタ（１〜ｎ）１２の中から、測定波長に対応する基準ディテクタ（１）１２を選択し、高速光シャッタ７の背後に基準ディテクタ（１）１２を配置する。光源（１）２からの入射光強度を変化させるために、異なる動的透過率を有する回転円板９または開口板を取り替えながら、基準ディテクタ（１）１２において、基準ディテクタ（１）１２の平均出力値を検出する。ここで、回転円板や開口板は先に基準ディテクタを確定する際に使用したもの使用する。次に、受光部切り替えステージ１１を動かして、未知ディテクタ１６を高速光シャッタ７の背後に配置する。基準ディテクタ（１）１２における測定時と同様にして、未知ディテクタ１６の平均出力値を検出する。次に、測定された結果から、基準ディテクタ（１）１２の平均出力値に対する未知ディテクタ１６の平均値とから、未知ディテクタ１６のリニアリティ、つまり入射光強度に対する平均出力値のリニアリティ（直線性）を検査する。 In FIG. 1, for example, the light source (1) 2 is selected from the light sources (1 to n) 2 corresponding to an arbitrary measurement wavelength. Next, the light receiving unit switching stage 11 is switched to select the reference detector (1) 12 corresponding to the measurement wavelength from the determined reference detectors (1 to n) 12, and behind the high-speed optical shutter 7, the reference detector is selected. (1) 12 is arranged. In order to change the intensity of incident light from the light source (1) 2, the reference detector (1) 12 averages the reference detector (1) 12 while replacing the rotating disk 9 or the aperture plate having different dynamic transmittances. Detect the output value. Here, the rotating disk and the aperture plate are the ones used when the reference detector is previously determined. Next, the light receiving unit switching stage 11 is moved to place the unknown detector 16 behind the high-speed optical shutter 7. The average output value of the unknown detector 16 is detected in the same manner as when measuring with the reference detector (1) 12. Next, from the measured result, the linearity of the unknown detector 16, that is, the linearity (linearity) of the average output value with respect to the incident light intensity is calculated from the average value of the unknown detector 16 with respect to the average output value of the reference detector (1) 12. inspect.
図１０は、例えば、複数の未知ディテクタ（１〜３）１６について、回転円板９を回転した時の基準ディテクタ（１）１２の平均出力値に対する未知ディテクタ（１〜３）１６の平均出力値の関係を示すグラフである。
同図に示すように、未知のディテクタ（１）１６及び（２）１６は、リニアリティを有すると考えられるが、未知のディテクタ（３）１６は、光強度が増すにつれて飽和しており、リニアリティ測定用のディテクタとしては不適であることが分かる。
10 shows, for example, the average output value of the unknown detectors (1-3) 16 with respect to the average output value of the reference detector (1) 12 when the rotating disk 9 is rotated for a plurality of unknown detectors (1-3) 16. It is a graph which shows the relationship.
As shown in the figure, the unknown detectors (1) 16 and (2) 16 are considered to have linearity, but the unknown detector (3) 16 is saturated as the light intensity increases, and linearity measurement is performed. It turns out that it is unsuitable as a detector for use.
他の波長についても、光源（２〜ｎ）２の中から、任意の測定波長に対応する光源を選択し、それに対応する基準ディテクタを基準ディテクタ（２〜ｎ）１２の中から選択して、上記と同様の処理を行うことにより、全ての波長について、未知ディテクタ１６のリニアリティを検査することができる。 For other wavelengths, a light source corresponding to an arbitrary measurement wavelength is selected from the light sources (2 to n) 2 and a reference detector corresponding to the selected light is selected from the reference detectors (2 to n) 12. By performing the same process as described above, the linearity of the unknown detector 16 can be inspected for all wavelengths.
図１１は、回転円板９、２１の一例を示す図である。同図に示すように、回転円板９、２１上の複数の穴の中心を、回転円板９、２１と中心を共有する正六角形を基にして稠密に並べた複数の正六角形の中心に置き、また正六国形の内接円径および穴径を円板径より十分に小さく取ることにより円板状の複数の穴を通過してディテクタに到達する光の量を回転円板の回転角によらぬ一定値近くに保つことができる。
同図に示すように、実際の回転円板９、２１では、穴はより高密度に開けられており、光源からディテクタへの光路中に含まれる穴は数多く存在するので、回転円板の回転角が変わっても、光を通過させる穴面積の総和は、ほぼ一定となる。即ち、回転円板を減光板と見るとき、その減衰率は、ほぼ一定の値を持つことになる。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the rotating disks 9 and 21. As shown in the figure, the centers of a plurality of holes on the rotating disks 9 and 21 are centered on a plurality of regular hexagons arranged densely based on the regular hexagons sharing the center with the rotating disks 9 and 21. In addition, by taking the inscribed circle diameter and hole diameter of the regular hexagonal shape to be sufficiently smaller than the disk diameter, the amount of light that passes through the disk-shaped holes and reaches the detector is determined by the rotation angle of the rotating disk. It can be kept close to a constant value.
As shown in the figure, in the actual rotating disks 9 and 21, the holes are formed with higher density, and there are many holes included in the optical path from the light source to the detector. Even if the angle changes, the total hole area through which light passes is almost constant. That is, when the rotating disk is viewed as a light reducing plate, the attenuation rate has a substantially constant value.
なお、図１及び図２において、光源からの光強度を調節するために、回転円板９、２１、を用いる場合について説明したが、回転円板９、２１に代えて、図１２に示すように、左右移動ステージ２３を用いて、均一に開口された開口板２４を左右に動かして透過光を測定するようにしてもよい。
1 and 2, the case where the rotating disks 9 and 21 are used to adjust the light intensity from the light source has been described. However, instead of the rotating disks 9 and 21, as shown in FIG. Further, the transmitted light may be measured by moving the aperture plate 24 that is uniformly opened to the left and right using the left and right moving stage 23.
図１３は、例えば、複数の未知ディテクタ（４〜５）１６について、均一に開口された開口板２４を左右に移動した時の基準ディテクタ（１）１２の平均出力値に対する未知ディテクタ（４〜５）１６の平均出力値の関係を示すグラフである。
同図に示すように、未知のディテクタ（４）１６は、リニアリティを有すると考えられるが、未知のディテクタ（５）１６は、光強度が増すにつれて飽和しており、リニアリティ測定用のディテクタとしては不適であることが分かる。
FIG. 13 shows, for example, the unknown detectors (4-5) with respect to the average output value of the reference detector (1) 12 when the uniformly opened aperture plate 24 is moved left and right for a plurality of unknown detectors (4-5) 16. ) A graph showing the relationship of 16 average output values.
As shown in the figure, the unknown detector (4) 16 is considered to have linearity, but the unknown detector (5) 16 is saturated as the light intensity increases, and is a detector for measuring linearity. It turns out that it is unsuitable.
次に、本発明の第２の実施形態を図１４を用いて説明する。
図１４は、本実施形態に係わる、分光放射計などのディテクタ（以下、未知ディテクタという）のリニアリティを検査するリニアリティ検査装置の構成を示す図である。このリニアリティ検査装置も、未知ディテクタが、ソーラシミュレータ等の強い光の各波長の光量の変化に対して１次的に比例した出力が得られるか、つまり、リニアリティを有するかを検査する装置である。
同図に示すように、ランプ電源２５によって電力が供給されるランプ光源２６は、ハロゲン光の様なブロードな光を放射する光源であり、基準ディテクタ（１〜ｎ）１２や未知ディテクタ１６における光強度を調節するために、ランプ前後移動用ステージ２７の移動によりランプ光源２５と基準ディテクタ（１〜ｎ）１２及び未知ディテクタ１６との間の距離を調節する。波長の異なる光を選択するために、高速光シャッタ７と基準ディテクタ１２及び未知ディテクタ１６との間にフィルタ切換え器２８によって切り替え可能なバンドパスフィルタ２９を配置する。なお、その他の構成は、図１に示した同符号の構成に対応するので、説明を省略する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a linearity inspection apparatus for inspecting the linearity of a detector such as a spectroradiometer (hereinafter referred to as an unknown detector) according to the present embodiment. This linearity inspection apparatus is also an apparatus for inspecting whether an unknown detector can obtain an output that is linearly proportional to a change in the light amount of each wavelength of strong light, such as a solar simulator, that is, has linearity. .
As shown in the figure, a lamp light source 26 to which electric power is supplied by a lamp power supply 25 is a light source that emits broad light such as halogen light, and light in the reference detectors (1 to n) 12 and the unknown detector 16. In order to adjust the intensity, the distance between the lamp light source 25 and the reference detectors (1 to n) 12 and the unknown detector 16 is adjusted by moving the stage 27 for moving the lamp back and forth. In order to select light having different wavelengths, a band-pass filter 29 that can be switched by a filter switching unit 28 is disposed between the high-speed optical shutter 7 and the reference detector 12 and the unknown detector 16. The other configurations correspond to the configurations with the same reference numerals shown in FIG.
図１４に示したリニアリティ検査装置を用いて、未知のディテクタ１６のリニアリティを検査する方法について説明する。
基準ディテクタ１２は、第１の実施形態において説明したと同様の方法によって、確定されている。測定波長を決定し、それに対応するバンドパスフィルタ２９を選定する。次に、受光部切り替えステージ１１を切り替えて、選定されたバンドパスフィルタ２９の背後に、決定された波長に対応する基準ディテクタ（１）１２を配置し、ランプ光源２６からの入射光強度を変化させるために、ランプ前後移動用ステージ２７を基準ディテクタ（１）１２から遠く離れた位置から次第に接近するように移動して、基準ディテクタ（１）１２において、基準ディテクタ（１）１２の平均出力値を検出する。次に、受光部切り替えステージ１１を動かして、未知ディテクタ１６をバンドパスフィルタ２９の背後に配置する。基準ディテクタ（１）１２における測定と同様にして、未知ディテクタ１６の平均出力値を検出する。次に、測定された結果から、未知ディテクタ１６のリニアリティを測定する。つまり入射光強度に対する平均出力値のリニアリティ（直線性）の測定を行う。他の波長についても、バンドパスフィルタ２９を代えて、それに対応する基準ディテクタ１２を基準ディテクタ（２〜ｎ）１２の中から選択して、上記と同様の処理を行うことにより、全ての波長について、未知ディテクタ１６のリニアリティを検査することができる。
A method for inspecting the linearity of the unknown detector 16 using the linearity inspection apparatus shown in FIG. 14 will be described.
The reference detector 12 is determined by the same method as described in the first embodiment. The measurement wavelength is determined, and the corresponding bandpass filter 29 is selected. Next, the light receiving unit switching stage 11 is switched, and the reference detector (1) 12 corresponding to the determined wavelength is arranged behind the selected bandpass filter 29, and the incident light intensity from the lamp light source 26 is changed. Therefore, the lamp front / rear moving stage 27 is moved so as to gradually approach from a position far from the reference detector (1) 12, and the average output value of the reference detector (1) 12 is obtained at the reference detector (1) 12. Is detected. Next, the light receiving unit switching stage 11 is moved to place the unknown detector 16 behind the band pass filter 29. Similar to the measurement in the reference detector (1) 12, the average output value of the unknown detector 16 is detected. Next, the linearity of the unknown detector 16 is measured from the measured result. That is, the linearity (linearity) of the average output value with respect to the incident light intensity is measured. For other wavelengths, the band-pass filter 29 is replaced, the corresponding reference detector 12 is selected from the reference detectors (2 to n) 12, and the same processing as described above is performed. The linearity of the unknown detector 16 can be inspected.
図１に示したリニアリティ検査装置において、定常光によるリニアリティ検査は、光源（１〜ｎ）２から一定の光を出力して検査する。パルス光によるリニアリティ検査は、光源（１〜ｎ）２から出力される一定の光を高速光シャッタ７を所定時間開いて検査する。ただし、機械シャッタは高速開閉時間に限界があって、１ｍｓｅｃ以下の短パルス光発生には向かない場合があるので、これに代わるものとして、ＬＥＤやＬＤからなる光源（１〜ｎ）２をパルス点灯させて、短パルス光を発生させて検査を行うことがある。
また、図１４に示したリニアリティ検査装置において、定常光によるリニアリティ検査は、光源２６から一定の光を出力して検査する。パルス光によるリニアリティ検査は、光源２６から出力される一定の光を高速光シャッタ７を所定時間開いて検査する。
In the linearity inspection apparatus shown in FIG. 1, the linearity inspection using stationary light is performed by outputting constant light from the light source (1 to n) 2. In the linearity inspection using pulsed light, constant light output from the light source (1 to n) 2 is inspected by opening the high-speed optical shutter 7 for a predetermined time. However, the mechanical shutter has a limit in the high-speed opening and closing time, and may not be suitable for the generation of short pulse light of 1 msec or less. The inspection may be performed by turning on the light and generating short pulse light.
In the linearity inspection apparatus shown in FIG. 14, the linearity inspection using the stationary light is performed by outputting constant light from the light source 26. In the linearity inspection using pulsed light, constant light output from the light source 26 is inspected by opening the high-speed optical shutter 7 for a predetermined time.
次に、本発明の第３の実施形態を図１５を用いて説明する。
図１５は、本実施形態に係わる、分光放射計などのディテクタ（以下、未知ディテクタという）のリニアリティを検査するリニアリティ検査装置の構成を示す図である。このリニアリティ検査装置も、ソーラシミュレータ等の強い光の各波長の光量の変化に対して１次的に比例した出力が得られるか、つまり、リニアリティを有するかを検査する装置である。なお、図１５に示した符号の構成は、図１に示した同符号の構成に対応するので説明を省略する。
第１の実施形態（図１）及び第２の実施形態（図１４）に示したリニアリティ検査装置においては、基準ディテクタ（１〜ｎ）１２と未知ディテクタ１６の測定を交互に行い、同時測定は行っていない例である。これは光源２（１〜ｎ）の時間的安定性が確保されていることが前提となっているからである。しかし、パルス型レーザ光源のように、光強度に時間的変動がある場合は、このような方法でリニアリティ検査を行うことができない場合がある。そのため、図１５に示すように、光源（１〜ｎ）２の均一性が十分ある場合は、基準ディテクタ（１）１２と未知ディテクタ１６、基準ディテクタ（２）１２と未知ディテクタ１６、・・・基準ディテクタ（ｎ）１２と未知ディテクタ１６というように、均一な光の範囲内に基準ディテクタと未知ディテクタとを同時に並べて配置して検査を行う。こうすることにより、時間的に変動のある光源に対しても、同時に測定することにより、基準ディテクタの測定値で規格化することにより未知ディテクタのリニアリティを検査することができる。なお、図１４のリニアリティ検査装置においても、図１５の検査装置と同様の検査装置が適用できることはいうまでもない。
なお、本実施形態において、光源として、パルス型ソーラシミュレータを用いる場合、パルス波形が、時間的に徐々に上昇又は下降する波形（例えば、３角形状に上昇・下降する波形）の場合は、１回の点灯で上昇と下降の２方向に光強度を変化させることができるので、リニアリティ検査を往復の２回分行うことができる。そのため、検査の信頼性を増すことができると共に、１回の発光で光強度を変化させる検査ができるため、検査の所要時間を大幅に短縮することができる。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 15 is a diagram showing a configuration of a linearity inspection apparatus that inspects the linearity of a detector such as a spectroradiometer (hereinafter referred to as an unknown detector) according to the present embodiment. This linearity inspection device is also a device such as a solar simulator that inspects whether an output proportional to the light intensity at each wavelength of strong light is obtained, that is, whether it has linearity. Note that the configuration of the reference numerals shown in FIG. 15 corresponds to the configuration of the same reference numerals shown in FIG.
In the linearity inspection apparatus shown in the first embodiment (FIG. 1) and the second embodiment (FIG. 14), the reference detectors (1 to n) 12 and the unknown detector 16 are measured alternately, and the simultaneous measurement is performed. This is an example that has not been done. This is because it is assumed that the temporal stability of the light source 2 (1 to n) is ensured. However, when there is a temporal variation in the light intensity as in a pulsed laser light source, the linearity inspection may not be performed by such a method. Therefore, as shown in FIG. 15, when the uniformity of the light sources (1 to n) 2 is sufficient, the reference detector (1) 12 and the unknown detector 16, the reference detector (2) 12 and the unknown detector 16,. As in the case of the reference detector (n) 12 and the unknown detector 16, the inspection is performed by arranging the reference detector and the unknown detector side by side in a uniform light range. By doing so, the linearity of the unknown detector can be inspected by standardizing with the measured value of the reference detector by simultaneously measuring even the light source that varies with time. Note that it is needless to say that the same inspection apparatus as the inspection apparatus of FIG. 15 can be applied to the linearity inspection apparatus of FIG.
In this embodiment, when a pulse type solar simulator is used as the light source, when the pulse waveform is a waveform that gradually rises or falls over time (for example, a waveform that rises and falls in a triangular shape), 1 Since the light intensity can be changed in two directions of rising and lowering by turning on once, linearity inspection can be performed twice in both directions. Therefore, the reliability of the inspection can be increased and the inspection in which the light intensity is changed by one light emission can be performed, so that the time required for the inspection can be greatly shortened.
１ 光源選択ステージ
２ 光源（１〜ｎ）
３ 温度コントローラ
４ 温調器（１〜ｎ）
５ ＬＥＤ又はＬＤコントローラ
６ パルス信号発生装置
７ 高速光シャッタ
８ シャッタコントローラ
９ 回転円板
１０ 回転円板コントローラ
１１ 受光部切替えステージ
１２ 基準ディテクタ（１〜ｎ）
１３ プリアンプ（１〜ｎ）
１４ 温度コントローラ
１５ ディテクタ用温調器（１〜ｎ）
１６ 未知ディテクタ
１７ Ａ／Ｄ変換器
１８ コンピュータ
１９ 暗箱
２０ 光源
２１ 回転円板
２２ ディテクタ
２３ 左右移動ステージ
２４ 開口板
２５ ランプ電源
２６ ランプ光源
２７ ランプ前後移動用ステージ
２８ フィルタ切換え器
２９ バンドパスフィルタ
1 Light source selection stage 2 Light source (1 to n)
3 Temperature controller 4 Temperature controller (1 to n)
5 LED or LD controller 6 Pulse signal generator 7 High-speed optical shutter 8 Shutter controller 9 Rotating disk 10 Rotating disk controller 11 Light receiving unit switching stage 12 Reference detector (1 to n)
13 Preamplifier (1 to n)
14 Temperature controller 15 Temperature controller for detector (1 to n)
16 Unknown detector 17 A / D converter 18 Computer 19 Dark box 20 Light source 21 Rotating disk 22 Detector 23 Left and right moving stage 24 Aperture plate 25 Lamp power source 26 Lamp light source 27 Stage for moving lamp back and forth 28 Filter switch 29 Bandpass filter
Claims (9)
該光源からの光出力を透過する動的透過率が確定している複数種類の動的透過率を有する回転円板又は開口板と、
該回転円板又は開口板を透過した光を受光する前記波長毎の切り替えに対応して切り替え可能に設けられた複数種類の波長毎の基準ディテクタとを備え、
波長毎の、前記基準ディテクタにおいて検出された受光量に対する、前記回転円板又は開口板を透過した光を受光する未知ディテクタで検出された受光量を取得して、前記未知ディテクタのリニアリティを検査する
ことを特徴とするリニアリティ検査装置。 A light source that can be switched for each wavelength and capable of outputting solar simulator-class strong light for each of a plurality of types of wavelengths,
A rotating disk or aperture plate having a plurality of types of dynamic transmittances, with which the dynamic transmittance for transmitting the light output from the light source is determined;
A plurality of types of reference detectors for each wavelength provided in a switchable manner corresponding to the switching for each wavelength for receiving light transmitted through the rotating disk or aperture plate,
The received light amount detected by an unknown detector that receives light transmitted through the rotating disk or aperture plate with respect to the received light amount detected by the reference detector for each wavelength is acquired, and the linearity of the unknown detector is inspected. A linearity inspection apparatus characterized by that.
波長毎に前記光源からの光を透過可能なバンドパスフィルタと、
該バンドパスフィルタを透過した光を受光する前記波長毎に切り替え可能に設けられた複数種類の波長毎の基準ディテクタとを備え、
波長毎の、前記基準ディテクタにおいて検出された受光量に対する、前記バンドパスフィルタを透過した光を受光する未知ディテクタで検出された受光量を取得して、前記未知ディテクタのリニアリティを検査する
ことを特徴とするリニアリティ検査装置。 A light source that has multiple types of wavelengths and can output strong light of solar simulator class with variable light quantity;
A bandpass filter capable of transmitting light from the light source for each wavelength;
A plurality of types of reference detectors for each wavelength provided so as to be switchable for each wavelength that receives light transmitted through the band-pass filter;
Obtaining a received light amount detected by an unknown detector that receives light transmitted through the bandpass filter with respect to a received light amount detected by the reference detector for each wavelength, and inspecting the linearity of the unknown detector; A linearity inspection device.
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載のリニアリティ検査装置。 The reference detector is based on a detector having linearity among detectors that have received light passing through a rotating disk or an aperture plate having a plurality of types of dynamic transmittances with which the light transmittance from the light source is determined. The linearity inspection apparatus according to claim 1 or 2, wherein the detector is a detector having a linearity as a dynamic average transmittance with respect to the dynamic transmittance among the candidate detectors.
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つの請求項に記載のリニアリティ検査装置。 The linearity inspection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the light source is a pulse light source type solar simulator or a steady light source type solar simulator.
該光源からの光出力を透過する動的透過率が確定している複数種類の動的透過率を有する回転円板又は開口板と、
該回転円板又は開口板を透過した光を受光する前記波長毎の切り替えに対応して切り替え可能に設けられた複数種類の波長毎の基準ディテクタと、
前記回転円板又は開口板を透過した光を受光する未知ディテクタとを有し、
前記光源からある波長の光を出力し、前記ある波長の光をある動的透過率を有する前記回転円板又は開口板を透過し、前記ある波長に対応するある基準ディテクタで受光検出する第１の工程と、
前記光源から前記ある波長の光を出力し、前記ある波長の光を前記ある動的透過率を有する前記回転円板又は開口板を透過し、前記ある波長の光を未知ディテクタで受光検出する第２の工程と、
前記第１の工程及び第２の工程において、前記ある動的透過率を他の異なる動的透過率を有する回転円板又は開口板に逐次代えて、前記第１の工程及び第２の工程を繰り返す第３の工程と、
前記第１及び第３の工程において得られた基準ディテクタにおいて検出された受光量に対する、前記第２及び第３の工程において得られた前記未知ディテクタにおいて検出された受光量を取得し、前記未知ディテクタのリニアリティを検査する第４の工程と、
前記光源から出力されるある波長の光を他の異なる波長の光に逐次代えて、前記第１ないし第４の工程を繰り返す第５の工程とからなる
ことを特徴とするリニアリティ検査方法。 A light source that can be switched for each wavelength and capable of outputting solar simulator-class strong light for each of a plurality of types of wavelengths,
A rotating disk or aperture plate having a plurality of types of dynamic transmittances, with which the dynamic transmittance for transmitting the light output from the light source is determined;
A plurality of types of reference detectors for each wavelength provided so as to be switchable in response to the switching for each wavelength for receiving light transmitted through the rotating disk or aperture plate;
An unknown detector that receives light transmitted through the rotating disk or aperture plate,
A light having a certain wavelength is output from the light source, the light having the certain wavelength is transmitted through the rotating disk or the aperture plate having a certain dynamic transmittance, and is received and detected by a certain reference detector corresponding to the certain wavelength. And the process of
A light having a certain wavelength is output from the light source, the light having the certain wavelength is transmitted through the rotating disk or the aperture plate having the certain dynamic transmittance, and the light having the certain wavelength is received and detected by an unknown detector. Two steps;
In the first step and the second step, the certain dynamic transmittance is sequentially replaced with another rotating disk or aperture plate having different dynamic transmittance, and the first step and the second step are performed. A third step to repeat;
Obtaining the received light amount detected in the unknown detector obtained in the second and third steps with respect to the received light amount detected in the reference detector obtained in the first and third steps; A fourth step of inspecting the linearity of
A linearity inspection method comprising: a fifth step of repeating the first to fourth steps by sequentially replacing light of a certain wavelength output from the light source with light of another different wavelength.
該光源からの光出力を透過する動的透過率が確定している複数種類の動的透過率を有する回転円板又は開口板と、
該回転円板又は開口板を透過した光を受光する前記波長毎の切り替えに対応して切り替え可能に設けられた複数種類の波長毎の基準ディテクタと、
前記回転円板又は開口板を透過した光を受光する未知ディテクタとを有し、
前記光源からある波長の光を出力し、前記ある波長の光をある動的透過率を有する前記回転円板又は開口板を透過し、前記ある波長に対応するある基準ディテクタと前記未知ディテクタとで同時に受光検出する第１の工程と、
前記第１の工程において、前記ある動的透過率を他の異なる動的透過率を有する回転円板又は開口板に逐次代えて、前記第１の工程を繰り返す第２の工程と、
前記第１及び第２の工程において得られた基準ディテクタにおいて検出された受光量に対する、前記第１及び第２の工程において得られた前記未知ディテクタにおいて検出された受光量を取得し、前記未知ディテクタのリニアリティを検査する第３の工程と、
前記光源から出力されるある波長の光を他の異なる波長の光に逐次代えて、前記第１ないし第３の工程を繰り返す第４の工程とからなる
ことを特徴とするリニアリティ検査方法。 A light source that can be switched for each wavelength and capable of outputting solar simulator-class strong light for each of a plurality of types of wavelengths,
A rotating disk or aperture plate having a plurality of types of dynamic transmittances, with which the dynamic transmittance for transmitting the light output from the light source is determined;
A plurality of types of reference detectors for each wavelength provided so as to be switchable in response to the switching for each wavelength for receiving light transmitted through the rotating disk or aperture plate;
An unknown detector that receives light transmitted through the rotating disk or aperture plate,
A light having a certain wavelength is output from the light source, the light having the certain wavelength is transmitted through the rotating disk or the aperture plate having a certain dynamic transmittance, and a certain reference detector corresponding to the certain wavelength and the unknown detector A first step of simultaneously detecting and detecting light;
In the first step, the second step of repeating the first step by sequentially replacing the certain dynamic transmittance with a rotating disk or an aperture plate having another different dynamic transmittance; and
Obtaining the received light amount detected in the unknown detector obtained in the first and second steps with respect to the received light amount detected in the reference detector obtained in the first and second steps; A third step of inspecting the linearity of
A linearity inspection method comprising: a fourth step of repeating the first to third steps by sequentially replacing light of a certain wavelength output from the light source with light of another different wavelength.
波長毎に前記光源からの光を透過可能なバンドパスフィルタと、
該バンドパスフィルタを透過した光を受光する前記波長毎に切り替え可能に設けられた複数種類の波長毎の基準ディテクタと、
前記バンドパスフィルタを透過した光を受光する未知ディテクタとを有し、
前記光源からある光量の光を出力し、前記ある光量の光を前記バンドパスフィルタによってある波長の光を透過し、前記ある波長に対応するある基準ディテクタで受光検出する第１の工程と、
前記光源からある光量の光を出力し、前記ある光量の光を前記バンドパスフィルタによって前記ある波長の光を透過し、前記ある波長の光を前記未知ディテクタで受光検出する第２の工程と、
前記第１の工程及び第２の工程において、前記光源から出力される前記ある光量を他の異なる光量に逐次代えて、前記第１の工程及び第２の工程を繰り返す第３の工程と、
前記第１及び第３の工程において得られた基準ディテクタにおいて検出された受光量に対する、前記第２及び第３の工程において得られた前記未知ディテクタにおいて検出された受光量を取得し、前記未知ディテクタのリニアリティを検査する第４の工程と、
前記バンドパスフィルタを他の波長を透過させるバンドパスフィルタに逐次代えて、前記第１ないし第４の工程を繰り返す第５の工程とからなる
ことを特徴とするリニアリティ検査方法。 A light source that has multiple types of wavelengths and can output strong light of solar simulator class with variable light quantity;
A bandpass filter capable of transmitting light from the light source for each wavelength;
A plurality of types of reference detectors for each wavelength provided so as to be switchable for each wavelength that receives light transmitted through the band-pass filter;
An unknown detector that receives light transmitted through the bandpass filter;
A first step of outputting a certain amount of light from the light source, allowing the certain amount of light to pass through a certain wavelength of light by the band pass filter, and receiving and detecting with a certain reference detector corresponding to the certain wavelength;
A second step of outputting a certain amount of light from the light source, transmitting the certain amount of light through the band-pass filter, and receiving and detecting the certain wavelength of light by the unknown detector;
In the first step and the second step, a third step of repeating the first step and the second step by sequentially replacing the certain light amount output from the light source with another different light amount;
Obtaining the received light amount detected in the unknown detector obtained in the second and third steps with respect to the received light amount detected in the reference detector obtained in the first and third steps; A fourth step of inspecting the linearity of
A linearity inspection method comprising: a fifth step of repeating the first to fourth steps by sequentially replacing the bandpass filter with a bandpass filter that transmits other wavelengths.
波長毎に前記光源からの光を透過可能なバンドパスフィルタと、
該バンドパスフィルタを透過した光を受光する前記波長毎に切り替え可能に設けられた複数種類の波長毎の基準ディテクタと、
前記バンドパスフィルタを透過した光を受光する未知ディテクタとを有し、
前記光源からある光量の光を出力し、前記ある光量の光を前記バンドパスフィルタによってある波長の光を透過し、前記ある波長に対応するある基準ディテクタと前記未知ディテクタとで同時に受光検出する第１の工程と、
前記第１の工程において、前記光源から出力される前記ある光量を他の異なる光量に逐次代えて、前記第１の工程を繰り返す第２の工程と、
前記第１及び第２の工程において得られた基準ディテクタにおいて検出された受光量に対する、前記第１及び第２の工程において得られた前記未知ディテクタにおいて検出された受光量を取得し、前記未知ディテクタのリニアリティを検査する第３の工程と、
前記バンドパスフィルタを他の波長を透過させるバンドパスフィルタに逐次代えて、前記第１ないし第３の工程を繰り返す第４の工程とからなる
ことを特徴とするリニアリティ検査方法。 A light source that has multiple types of wavelengths and can output strong light of solar simulator class with variable light quantity;
A bandpass filter capable of transmitting light from the light source for each wavelength;
A plurality of types of reference detectors for each wavelength provided so as to be switchable for each wavelength that receives light transmitted through the band-pass filter;
An unknown detector that receives light transmitted through the bandpass filter;
The light source outputs a certain amount of light, the certain amount of light is transmitted through the bandpass filter through a certain wavelength, and is received and detected simultaneously by a certain reference detector corresponding to the certain wavelength and the unknown detector. 1 process,
In the first step, the second step of repeating the first step by sequentially replacing the certain light amount output from the light source with another different light amount;
Obtaining the received light amount detected in the unknown detector obtained in the first and second steps with respect to the received light amount detected in the reference detector obtained in the first and second steps; A third step of inspecting the linearity of
A linearity inspection method comprising: a fourth step of repeating the first to third steps by sequentially replacing the bandpass filter with a bandpass filter that transmits other wavelengths.
ことを特徴とする請求項５ないし請求項８のいずれか１つの請求項に記載のリニアリティ検査方法。 The linearity inspection method according to any one of claims 5 to 8, wherein the light source is a pulse light source type solar simulator or a steady light source type solar simulator.
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