JPS60170818A

JPS60170818A - 太陽光疑似照射装置

Info

Publication number: JPS60170818A
Application number: JP59026491A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ushigome; 牛込　博
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1984-02-15
Filing date: 1984-02-15
Publication date: 1985-09-04

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の分野〕この発明は人工衛星の試験、研究などに用いられる太陽
光疑似照射装置（以下、ソーラ・シミュレータと略す）
に関するものである。

〔従来技術〕

まづ、従来のソーラ・シミュレータについて。

第１図および第２図を用いて説明する。図中、（１）は
ソーラ・シミーレータ、　（２１ｆ′ｉ光源、（３）は
楕円集光鏡、（４）は為−ランプ、（５）はインチグレ
ーター。

（６）はコンデンサレンズアレイ、（７）はプロジェク
ションレンズアレイ、　ｆ８１はコリメーション・ミラ
ー。

（９）は試験空間、０（１は窓レンズ、０１１はスペー
ス・チェンバーである。ソーラ・シミュレータ（１）は
その名の示す通り、被試験体に対し、疑似的に太陽光を
照射することを目的とした装置であり、試験空間（９）
内で所定の光電力強度を保ちつつ、均一な光電力分布を
実現する。一般的に人工衛星の試験・研究などの用途に
供するソーラ・シミュレータ（１）の場合、その試験空
間（９）は大きくなることが多く。

製造上においても、経済性においても種々の困難な問題
をかかえている。そのひとつに、試験空間（９）の拡大
にともなって生じるコリメーション・ミラーの莫大化が
あシ、その対策としてミラーを複数に分割して製造し、
後に組み上げる方法などが良く用いられている。上記し
た分割ミラーを用いる場合などにおいては、ミラーが球
面鏡であれば。

同じカタを使用することができて非常に有利である。第
１図で、ソーラ・シミュレータ（１）は７つのＸｅ−ラ
ンプ（４ａ）、　（４ｂ）、　（４ｃ）、　（４ｄ）、
　（４ｅ）、　（４ｆ）。

（４ｇ）をそれぞれ専用の楕円集光鏡（３ａ）、　（３
ｂ）、　（３ｃ）、　（３ｄ）、　（３ｅ）、　（３ｆ
）、　（３ｇ）に取り付けて構成した光源（２）と、コ
ンデンサレンズ・アレイ（６）およびプロジェクション
レンズ・アレイ１７）から成るインチグレーター（５）
、コリメーション・ミラー（８）から構成され、Ｘｅ−
ランプ（４ａ）・・・・・・（４ｇ）から球面状に放射
される疑似太陽光を試験空間（９）上に均一に照射する
。この種のソーラ・シミュレータ（１）においては、試
験空間（９）を真空中に設ける必要があるたメ、スペー
ス・チェンバー１１内にコリメーション・ミラー（８）
を配置して光学系を形成する。したがって、スペース・
チェンバーＱｌｌの内と外を光学的に結合するために、
窓レンズＧＯ＋が必要になる。

第２図は従来のソーラ・シミーレータ（１）の幾何学的
な配置を説明するための図であり、ＪＰＬ（ジェット推
進研究所：カリフォルニア工科大学）が米国ＮＡＳＡに
設置した例について示している（図中の破線の配置）。

ソーラ・シミュレータ（１）の主要な性能のひとつに光
線の平行度を表わすコリメーション角があるが、製造上
の理由から、コリメーション・ミラー（８）に球面の一
部を用いた場合。

コリメーション角の悪化が重大な問題になる。理論的に
は、光源の中心Ｐを出た光線が、コリメーション・ミラ
ー（８）で反射後、すべて主軸と平行に進むことが好ま
しく、この場合、任意の光線ｉに対してそのコリメーシ
ョン角αｉは零度となる。しかし、前述したようにコリ
メーション・ミラー（８）に球面鏡を用いた場合１反射
後の光線の全ては主軸と平行にならない。そこで、ＪＰ
Ｌ（Ｃ，１，Ｔ）ではインチグレーター（５）の設定位
置を主軸にそって移動することにより、コリメーション
角の改善をはかっている。図において、Ｒは球の半径、
Ａ。

Ａ′は定数、θ。ｎ、θａｒｔ　’は軸はづし角、Ｃは
球心である。説明の都合上９インチグレーターの中心Ｐ
を出て、コリメーション・ミラー（８）で反射後、中心
軸に重なって進行する光線の得られるインチグレーター
（５）の設定位置をＡ−Ｒ，Ｊ、Ｐ、Ｌの実施例の場合
のインチグレーター（５）の設定位置をＡ′・Ｒとして
いる。試験空間（９）を確保するためにコリメーション
・ミラー（８）の大きさを決めた場合１インチグレータ
ー（５）の外径ｄの上端および下端から出て、コリメー
ション・ミラー（８）の点Ｑ’、　Ｑ’で反射後、試験
空間（９）に至る光線のコリメーション角は最大値を示
す。そして、コリメーション・ミラー（８）の非対称性
に起因して、コリメーション角の正および負の最大値は
著るしいアンバランスを示す。Ｊ、Ｐ。

Ｌはこのコリメーション角のアンバランスに注目し１イ
ンチグレーター（５）の設定位置を球心ＣよりＡ′・Ｒ
離れた位置とすることによって改善しようとした。この
方法によれば、確かに、全体としてのコリメーション角
の改善は見込めるものの、コリメーション・ミラー（８
）上の点Ｑから出た光線は所定のコリメーション角を示
すことになり、ソーラ・シミュレータ（１）の設定、す
なわち、ビーム・アライメントの設定に大変不都合であ
った。上記したビーム・アライメントの不都合さけ、ソ
ーラ・シミュレータ（１）が完成した後、その所望の性
能（設計性能）を確認する上で著るしく、経済的にも得
策ではない。

〔発明の概要〕

この発明はこれらの欠点を除去するために、光源とイン
チグレーターの距離を保ちつつ、光軸にそって、光源と
インチグレーター全体をコリメーション・ミラーに所定
の距離だけ近づけて設定するよう改良したものであシ、
そのねらいは光線の平行度を改善するとともに、ビーム
・アライメントを容易にすることにある。

〔発明の実施例〕

この発明の説明には第１図、第３図が必要であるが、全
体の基本的構成が従来のものと変らないため、第１図に
ついては流用する。前記したように、ソーラ・シミュレ
ータ（１）は７つのＸｅ−ランプ（４ａ）、　（４ｂ）
・・・（４ｇ）をそれぞれ専用の楕円集光鏡（３ａ）、
　（３ｂ）、・・・・・・（３ｇ）に取り付けて構成し
た光源（２）と、コンデンサレンズアレイ（６）および
プロジェクションレンズアレイ（７）から成るインチグ
レーター（５１，コリメーション・ミラー（８）から構
成され。

Ｘｅ−ランプ（４ａ）、　（４ｂ）・・・・・・（４ｇ
）から球面状に放射される疑似太陽光を試験空間（９）
上に均一に照射する。スペース・チェンバー（１１は試
験空間（９）を真空中に作るだめの容器であシ、窓レン
ズ（１０１によってインチグレーター（５）からの光電
力をコリメーション・ミラー（８）に導く。

第３図はこの発明のソーラ・シミュレータ（１）の幾何
学的な配置を説明するための図であり、実線で書かれた
インチグレーター（５）の配置は説明のだめの仮想のも
の、波線で書かれたインチグレーター（５）の配置はこ
の発明のものである。球心をＣとし、半径Ｒの球面の一
部Ｑ’　Ｑ’をコリメーション・ミラー（８）とした場
合、光源の中心Ｐを出てコリメーション・ミラーで反射
後、光線が主軸と平行で中心軸と重なるよう進行するだ
めのインチグレーター（５）の配置位置は球心ＣからＡ
−Ｒ離れた主軸上の位置である。そして、前述したよう
に、この場合のコリ、メーシロン角はインチグレーター
の外径ｄの上端および下端から出た光線で正、負の最大
値を示す。しかし９インチグレーター（５）の光源の中
心Ｐを光軸にそって、所定の距離ｌたけコリメーション
・ミラー側に近づけ、軸はづし角θｏｆｆを一定トした
まま、Ｐ′に移動した場合について考える。この場合、
光源の中心Ｐ′を出て、コリメーション・ミラー（８）
上の点Ｑで反射後、試験空間（９）に至る光線は、中心
軸と重なる。つまシ、主軸と平行である。さらに１イン
チグレーター（５）の上端を出て、コリメーション・ミ
ラー（８）上の点Ｑ′で反射され、試験空間＋９）　Ｋ
至る光線のコリメーション角と１インチグレーター（５
）の下端を出て、コリメーション・ミラー（８）上の点
Ｑ′で反射され、試験空間（９）に至る光線のコリメー
ション角の間の絶対値のアンバランスは大きく改善され
る。この事実はレイ・トレースによる計算機シミュレー
ションで明らかになるが、簡単な理由は下記の通υであ
る。

コリメーション・ミラー（８１に球面を用いた場合。

有効開口内の点Ｑ′およびｑで反射する光線の進行方向
は、あくまでも９球心Ｃと点Ｑ’、Ｑ’を結ぶ直線σｑ
、σｑを法線とする。したがって１点Ｐ′とその上端及
び下端から出る光線のコリメーション・ミラー（８）上
の点Ｑ’、Ｑ’への入射角は１点Ｐとその上端および下
端から出る光線のコリメーション・ミラー（８）上の点
Ｑ’、　Ｑ７への入射角に比べ、コリメーション角のア
ンバランスの是正の作用をもつことになる。すなわち１
インチグレーター（５）の光源の中心Ｐ′を仮想のＰよ
り所定の距離ｌだけコリメーション・ミラー（８）側に
近づけることによって１、中心軸を通る光線は中心軸を
通るままで、しかもコリメーション角の最大値を小さく
することが可能になる。

なお、この発明のソーラ・シミュレータによれば１イン
チグレーター（５）と光源（２）の設定距離を変化させ
ないことが重要であり、これは、コリメーション角とと
もに重要な性能のひとつである均一度を大きく変えない
ことに通じる。

〔発明の効果〕

以上説明したように９　この発明のソーラ・シミーレー
タ−によれば、コリメーション・ミラーとして球面鏡を
用いるとともに、光源とインチグレーター全体をコリメ
ーション・ミラーの光軸にそって内側に近づけるように
配置したため、光線の平行度を改善できるとともに、経
済的で、容易にビーム・アライメントを行なうことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来およびこの発明のソーラ・シミーレータの
基本構成を示す図、第２図は従来のソーラ・シミーレー
タの幾何学的な配置を説明するだめの図、第３図はこの
発明のソーラ・シミュレータの幾何学的な配置を説明す
るための図である。図中、（１）はソーラ・シミーレータ、（２）は光源。（３）は楕円集光鏡、（４）はＸｅ−ランプ、（５）は
インチグレーター、　＋６１はコンデンサレンズアレイ
、　＋７１はプロジェクションレンズアレイ、（８）は
コリメーション・ミラーもしくは等価レンズ、（９）は
試験空間。０〔は窓レンズ、ａ刀はスペース・チェンバーである。なお９図中、同一あるいは相当部分には同一符号を付し
て示しである。代理人大岩増雄 −一一一一一一一一一

Claims

【特許請求の範囲】Ｘｅ−ランプなどの疑似太陽光源を一方の焦点位置に備
えた多数の楕円集光鏡から成る光源と、上記楕円集光鏡
のもう一方の焦点付近に設けられた複数枚で一対を成す
レンズペア複数組から成るインチグレーターおよび球面
鏡を用いたコリメーション・ミラーで構成される太陽光
疑似照射装置において。上記インチグレーターの中心を出てコリメーション・ミ
ラーの中心軸を通る光線が、主軸と平行になるように光
軸を設定するとともに、光軸にそって所定の距離だけ１
インチグレーターをコリメーション・ミラー側に近づけ
て配置したことを特徴とする太陽光疑似照射装置。