WO2013061640A1 - 光源装置、擬似太陽光照射装置および光源装置のメンテナンス方法 - Google Patents

Abstract

　本発明に係る光源装置（１０）は、第１の光源（１）と、第１の開口部（２４）を有するとともに、第１の光源（１）の出射光を第１の開口部（２４）から出射させる第１の集光部材（２）とを備える。第１の集光部材（２）は、第１の開口部（２４）を含む前方集光部材（２ａ）と、第１の開口部（２４）を含まない後方集光部材（２ｂ）とで構成され、後方集光部材（２ｂ）は、第１の集光部材（２）と着脱可能に構成されている。

Description

光源装置、擬似太陽光照射装置および光源装置のメンテナンス方法

　本発明は、光源装置および該光源装置を備えた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、該太陽電池の特性、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、人工の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。

　擬似太陽光に求められる主要な要素は、その擬似太陽光の発光スペクトルが基準太陽光（日本工業規格により制定）と近いことと、擬似太陽光の照度が基準太陽光と同程度であることとである。そこで、このような擬似太陽光を照射するための装置として、擬似太陽光照射装置が開発されている。該擬似太陽光照射装置は、一般的に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、太陽電池の発電量等を測定するために使用される。

　特許文献１に記載されている擬似太陽光照射装置（ソーラーシュミレータ）は、ランプからの出射された光を反射板で照射面に戻す構造を有しており、また、測定対象物を設置する面と、反射板との間に擬似太陽光スペクトルを形成するための光学フィルタが配置されている。この従来技術の構造では、ランプから前記反射板の方向に出射された光が、方向変換して照射面に向かうように、前記反射板の反射角度を設定することにより、照射面での照度均一性を保っている。

日本国公開特許公報「特開２００２－４８７０４号公報（２００２年２月１５日公開）」

　特許文献１には、ランプの交換後の照度測定および調整の手順は開示されている。しかしながら、ランプをどのようにして擬似太陽光照射装置から取り外し、また、どのようにして組み込むのかといった、機械的なあるいは構造面からの視点での手順は、特許文献１には開示されていない。

　そのため、特許文献１に記載の構成では、ランプの交換等のメンテナンスを行う際に、擬似太陽光照射装置全体を分解する必要があり、作業規模および労力が増大するという問題がある。また、擬似太陽光照射装置全体を分解することにより、擬似太陽光照射装置の内部に粉塵等が入り込むおそれがある。擬似太陽光照射装置の内部に粉塵等が入り込むと、特に、フィルタ部分、アクリル板等の光学部材が汚れることによる照度低下、および光学的な調整状態の狂い等を引き起こすという問題を生ずる。

　本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、メンテナンスが容易な光源装置を実現することにある。

　上記の課題を解決するために、本発明に係る光源装置は、光源と、開口部を有するとともに、内部に前記光源が配置され、前記光源の出射光を前記開口部から出射させる光学部材とを備える光源装置であって、前記光学部材は、前記開口部を含む出射部材と、前記開口部を含まない非出射部材とを備え、前記非出射部材の少なくとも一部の部材は、前記光学部材と着脱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、非出射部材の少なくとも一部の部材を光学部材から取り外すことにより、光学部材の開口部以外の部分から光源を取り外すことができる。したがって、例えば、光源装置を備えた擬似太陽光照射装置において、開口部に導光部材等が存在するために、開口部側から光源を取り外すことが困難な場合であっても、擬似太陽光照射装置を分解することなく、光学部材の内部から光源を容易に取り外すことができる。また、光源を交換した場合に、光源の導光部材等に対する位置ズレおよび光学的ズレは生じない。

　したがって、光源装置のメンテナンスを容易に行うことができる。

　本発明に係る擬似太陽光照射装置は、光源装置と、前記光源装置から出射した光が入射する導光部材と、前記導光部材から出射した光のスペクトルを調整して、擬似太陽光を出射するスペクトル調整部材と、前記スペクトル調整部材から出射した擬似太陽光を被測定物に照射する導光板とを有する擬似太陽光照射装置であって、前記光源装置として本発明に係る光源装置を有することを特徴としている。

　上記の構成によれば、擬似太陽光照射装置全体を分解することなく、光源装置の光源等のメンテナンス作業を行うことができる。

　上記の課題を解決するために、本発明に係る光源装置のメンテナンス方法は、光源と、開口部を有するとともに、内部に前記光源が配置され、前記光源の出射光を前記開口部から出射させる光学部材とを備え、前記光学部材は、前記開口部を含む出射部材と、前記開口部を含まない非出射部材とを備え、前記非出射部材の少なくとも一部の部材は、前記光学部材と着脱可能に構成されている光源装置のメンテナンス方法であって、前記非出射部材の少なくとも一部の部材を前記光学部材から取り外す第１の取り外し工程と、前記光学部材の前記少なくとも一部の部材が取り外された部分から、前記光源を取り外す第２の取り外し工程とを有することを特徴としている。

　上記の構成によれば、第２の取り外し工程において、開口部以外の部分から光源を取り外すことができる。したがって、例えば、光源装置を備えた擬似太陽光照射装置において、開口部に導光部材等が存在するために、開口部側から光源を取り外すことが困難な場合であっても、擬似太陽光照射装置を分解することなく、光学部材の内部から光源を容易に取り外すことができる。また、光源を交換した場合に、光源の導光部材等に対する位置ズレおよび光学的ズレは生じない。

　したがって、光源装置のメンテナンスを容易に行うことができる。

　以上のように、本発明に係る光源装置は、光源と、開口部を有するとともに、内部に前記光源が配置され、前記光源の出射光を前記開口部から出射させる光学部材とを備える光源装置であって、前記光学部材は、前記開口部を含む出射部材と、前記開口部を含まない非出射部材とを備え、前記非出射部材の少なくとも一部の部材は、前記光学部材と着脱可能に構成されている。また、本発明に係る光源装置のメンテナンス方法は、光源と、開口部を有するとともに、内部に前記光源が配置され、前記光源の出射光を前記開口部から出射させる光学部材とを備え、前記光学部材は、前記開口部を含む出射部材と、前記開口部を含まない非出射部材とを備え、前記非出射部材の少なくとも一部の部材は、前記光学部材と着脱可能に構成されている光源装置のメンテナンス方法であって、前記非出射部材の少なくとも一部の部材を前記光学部材から取り外す第１の取り外し工程と、前記光学部材の前記少なくとも一部の部材が取り外された部分から、前記光源を取り外す第２の取り外し工程とを有する。したがって、光源装置のメンテナンスを容易に行うことができるという効果を奏する。

本発明の実施形態１に係る擬似太陽光照射装置の要部構成を示す模式図である。 上記擬似太陽光照射装置が備える光源装置における第１の光源の概略構成を示す図である。 （ａ）は、上記光源装置における第１の集光部材の断面の拡大図であり、（ｂ）は、上記擬似太陽光照射装置における導光部材およびその周辺を示す上面図である。 波長選択部材に入射角４５度で入射した光に対する透過率を示す図である。 上記擬似太陽光照射装置の構成を示す斜視図である。 上記擬似太陽光照射装置の光源装置の断面図であり、（ａ）は、後方集光部材が取り外されていない状態を示しており、（ｂ）は、後方集光部材が取り外された状態を示している。 図６に示す光源装置の斜視図であり、（ａ）は、後方集光部材が取り外されていない状態を示しており、（ｂ）は、後方集光部材が取り外された状態を示している。 図７に示す光源装置を別の角度から見た斜視図であり、（ａ）は、後方集光部材が取り外されていない状態を示しており、（ｂ）は、後方集光部材が取り外された状態を示している。 本発明の実施形態２に係る光源装置の構成を示す斜視図である。

　［実施形態１］
　（擬似太陽光照射装置の概略）
　本発明に係る一実施形態について、図１～図８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。まず、擬似太陽光を被測定物１９に照射する擬似太陽光照射装置１００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１００の要部構成を示す模式図である。擬似太陽光は、人工光の一種であり、自然光（太陽光）の発光スペクトルに近い発光スペクトルを有している。本実施形態の擬似太陽光照射装置１００は、ハロゲン光とキセノン光との合成光を擬似太陽光として、太陽電池等の被測定物１９に照射する。

　図１に示すように、擬似太陽光照射装置１００は、擬似太陽光を照射する光照射ユニット２０、導光板５、光取り出し手段６、反射手段７および保護板８を備える。光照射ユニット２０は、擬似太陽光を導光板５の端部５ａに照射する。導光板５の端部５ａから導光板５に入射した擬似太陽光は、導光板５の上面５ｂから被測定物１９に照射される。これにより、擬似太陽光照射装置１００は、被測定物１９の特性を測定する。実際の測定時には、被測定物１９に測定ユニット３０の測定端子３０ａが接続され、測定ユニット３０に検出信号が出力される。

　以下、擬似太陽光照射装置１００について詳細に説明する。以下の説明では、導光板５の上面５ｂ側を上方、上面５ｂとは逆側（裏側）を下方とする。また、上方をｚ方向とし、図１における導光板５の左端部から右端部への向きをｘ方向とし、図１における奥方向をｙ方向とする。

　（光照射ユニット）
　光照射ユニット２０は、導光板５の両側面に配置されている。擬似太陽光照射装置１００では、２つの光照射ユニット２０が、導光板５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、上面５ｂから出射することが可能となる。ただし、光照射ユニット２０は、導光板５の両端に設ける必要はなく、導光板５のいずれか一方の端部にのみ設けられていてもよい。なお、２つの光照射ユニット２０の光学部品構成は同一である。

　光照射ユニット２０は、第１の光源（光源）１、第１の集光部材（光学部材）２、第１の導光部材３、第１のスペクトル調整部材４、波長選択部材９ａ、光結合部材９ｂ、第２の光源１１、第２の集光部材１２、第２の導光部材１３および第２のスペクトル調整部材１４を備える。また、第１の光源１および第１の集光部材２は、本実施形態に係る光源装置１０を構成する部材である。

　（光源）
　本実施の形態では、被測定物１９に照射される光のスペクトルをより実際の太陽光に近いものにするために、光源として、発光スペクトルの異なる第１の光源１と、第２の光源１１とを適用している。第１の光源１としては、ハロゲンランプを用いており、第２の光源１１としては、キセノンランプを用いている。ハロゲンランプは、通常の光源の管内部に封入される窒素やアルゴン等の不活性ガスに加え、ハロゲンガス（主にヨウ素、臭素などが用いられる）を導入した光源である。キセノンランプは、円筒形状の発光管の中にキセノンが封入された光源である。

　平面状の導光板５の端部５ａに光を入射しやすくするために、第１の光源１および第２の光源１１は、横長の管状の発光管を有する構造であることが望ましい。例えば、第１の光源１は、図１の紙面奥行き方向に管状になっており、管状の長手方向が、導光板５のｙ方向の側面と同一方向となるように配置される。

　図２は、第１の光源１の概略構成を示す図である。第１の光源１は、特許請求の範囲に記載の光学部材に相当するものであり、２つの発光部１ａ、発光管１ｂ、リード線接続部１ｃおよびリード線１ｄを備える。発光部１ａは、フィラメントで形成される。発光管１ｂは細長い円筒形であり、発光管１ｂの両端にリード線接続部１ｃを介してリード線１ｄが接続される。発光管１ｂの内部には、不活性ガスおよび微量のハロゲンガスが封入されている。２つの発光部１ａは、両端の２つのリード線接続部１ｃが有する電極の間で２直接続されている。各リード線接続部１ｃに接続されたリード線１ｄは、電源を含む図示しない制御回路に接続される。以上の構成により、第１の光源１の擬似太陽光照射装置１００本体への設置、並びに、リード線１ｄの取り出し、引き回しおよび前記制御回路への接続等が容易になる。

　なお、第１の光源１の長さは２１５ｍｍであり、発光管１ｂの直径φは２０ｍｍである。また、点線部は第１の導光部材３の配置位置を示している。

　第１の光源１は、管状の発光管構造であるために、ｙ軸に関して３６０度の方向に光が出射する。そのため、第１の光源１の出射光をできるだけ導光板５側に集光させるために、第１の光源１を、開口部と反射部とを有する第１の集光部材２の内部に配置している。

　図３の（ａ）は、第１の集光部材２の断面の拡大図である。第１の集光部材２は、第１の開口部２４を有するとともに、内部に管状の第１の光源１が紙面奥行き（ｙ方向）に納まる構造となっている。第１の光源１の光を第１の開口部２４から効率良く出射するために、第１の集光部材２の内部には、第１の楕円反射面２１、第２の楕円反射面２２および第３の楕円反射面２３が形成されている。

　第１～第３の楕円反射面２１～２３は、断面の曲率が互いに異なる３種類の楕円の一部で構成される反射面である。第１～第３の楕円反射面２１～２３および、第１の開口部２４の機能は、図６を参照して後述する。

　さらに、図３の（ａ）に示すように、第１の集光部材２は、前方集光部材２ａと後方集光部材２ｂとを含んで構成されている。前方集光部材２ａは、第１の集光部材２のうち第１の開口部２４を含む部分であり、特許請求の範囲に記載の出射部材に相当する。後方集光部材２ｂは、第１の集光部材２のうち第１の開口部２４を含まない部分であり、特許請求の範囲に記載の非出射部材に相当する。

　さらに、後方集光部材２ｂは、第１の集光部材２と着脱可能に構成されている。これにより、後述するように、擬似太陽光照射装置１００全体を分解することなく、第１の光源１の交換等のメンテナンス作業を行うことができる。

　第１の光源１と同様、第２の光源１１も、管状の発光管を有する構造となっており、第２の光源１１は、楕円反射面１２１を有する第２の集光部材１２の内部に配置されている。第２の光源から主に後方（紙面下方）や、主に横方向に出射した光は、前記の楕円反射面１２１で反射され、紙面上方に出射する。これにより、第２の光源１１の出射光は導光板５側に集光される。

　（導光部材）
　第１の導光部材３および第２の導光部材１３は、入射面から内部に入射された光を壁面で全反射させて対向する出射面まで導光し、出射する光学素子である。図１に示すように、第１の導光部材３の入射面は、第１の集光部材２の導光板５側（開口２４側）に配置されている。これにより、第１の導光部材３は、第１の集光部材２の第１の開口部２４から導光板５側に出射した光が導光板５に入射する前に、該光に対し指向性を付与する。

　また、第２の導光部材１３は、第２の集光部材１２の紙面上方（導光板５側）に配置されており、第１の導光部材３と同じく、第２の集光部材１２からの出射光に対し指向性を付与する。

　以上のように、第１の集光部材２からの出射光は、第１の導光部材３を通過することにより指向性を付与されて、第１のスペクトル調整部材４に入射する。同様に、第２の集光部材１２からの出射光は、第２の導光部材１３を通過することにより指向性を付与されて、第２のスペクトル調整部材１４に入射する。

　第１の導光部材３について、図３の（ｂ）を参照してさらに説明する。図３の（ｂ）は、第１の導光部材３およびその周辺を図１のｚ方向から見た上面図である。同図に示すように、第１の導光部材３は、ｙ方向において対向する一対の側面がテーパ状に傾斜している。すなわち、第１の導光部材３の入射面から出射面に向かって、第１の導光部材３の断面積が徐々に増加する。このような構造によって、第１の導光部材３に入射した光は、第１の導光部材３の側面で反射を繰り返し指向性が改善（付与）される。これにより、第１の導光部材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、第１の導光部材３の出射面から出射される。

　第２の導光部材１３も、第１の導光部材３と同様の形状を有している。これによって、第２の導光部材１３は、第１の導光部材３と同様の原理で、内部を通過する光の指向性を改善（付与）する。

　（スペクトル調整部材）
　第１のスペクトル調整部材４および第２のスペクトル調整部材１４は、ガラス基板上に光学多層膜を形成したフィルタで構成され、透過する光のスペクトルを基準太陽光のスペクトル分布に近くする機能を有する。第１のスペクトル調整部材４は、第１の導光部材３の出射面に対向して配置されており、第２のスペクトル調整部材１４は、第２の導光部材１３の出射面に対向して配置されている。

　これにより、第１の導光部材３で指向性を付与された第１の光源１の出射光は、第１のスペクトル調整部材４に入射し、第２の導光部材１３で指向性を付与された第２の光源１１の出射光は、第２のスペクトル調整部材１４に入射する。

　（波長選択部材）
　波長選択部材９ａは、所定の境界波長より短波長側の光を反射し、境界波長より長波長側の光を透過させる板状の部材である。波長選択部材９ａの入射面は、第１のスペクトル調整部材４を通過した光の光軸に対して４５度傾けられて配置されているとともに、第２のスペクトル調整部材１４を通過した光の光軸に対しても４５度傾けられて配置されている。

　図４は、波長選択部材９ａに入射角４５度で入射した光に対する透過率を示す図である。図４に示すように、波長選択部材９ａは、波長選択の機能を有する。つまり、波長選択部材９ａは、ハロゲンランプである第１の光源１およびキセノンランプである第２の光源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混合部材として機能する。具体的には、波長選択部材９ａは、所定波長未満（所定波長（図４では６５０ｎｍ）よりも短波長側）の光を反射する一方、所定波長以上（所定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９ａ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、第１の光源１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、第２の光源１１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９ａは、６００～８００ｎｍの範囲に境界波長を有し、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、第１の光源１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９ａを透過して光結合部材９ｂに入射する。一方、第２の光源１１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９ａにより反射され、光結合部材９ｂに入射する。

　以上のように、第１の光源１の光および第２の光源１１の光がそれぞれ第１のスペクトル調整部材４および第２のスペクトル調整部材１４を通過し、さらにそれらの通過光が、波長選択部材９ａを通過（透過／反射）することで、擬似太陽光が生成される。

　（光結合部材）
　光結合部材９ｂは、入射面から内部に入射された光を壁面で全反射させて対向する出射面まで導光し、出射する光学素子である。光結合部材９ｂの入射面は、波長選択部材９ａに近接して配置されている。光結合部材９ｂは、ｚ方向において対向する１対の面がテーパ状に傾斜している。すなわち、光結合部材９ｂの入射面から出射面に向かって、光結合部材９ｂの断面積は徐々に減少する。これにより、波長選択部材９ａから光結合部材９ｂに入射されたｚ方向に広がった光は、入射面よりｚ方向の幅が狭い出射面から出射される。光結合部材９ｂの出射面から出射された光は、導光板５の端部５ａに入射する。

　これにより、光結合部材９ｂを通過する光のｚ方向幅を、入射前のｚ方向幅より小さくできるので、導光板５を薄く構成できる。導光板５は大面積を必要とするため、導光板５のコストを大幅に低減することができる。

　（導光板）
　導光板５は、互いに対向して配置された２つの光照射ユニット２０の間に設けられている。導光板５の両側面には、両側に配置された２つの光照射ユニット２０から擬似太陽光が照射される。導光板５は、導光板５の上面５ｂから擬似太陽光を照射する。導光板５は、透過率を高くするために好ましくは石英ガラス等で構成される。

　光取り出し手段６は、導光板５の下面（裏面）に形成されている。光取り出し手段６は、光照射ユニット２０から出射された擬似太陽光を、導光板５の上面５ｂに取り出す。具体的には、光照射ユニット２０から導光板５に入射した擬似太陽光は、導光板５の内部を全反射を繰り返しながら伝搬する。このとき、光取り出し手段６に当たった光は、導光板５の上面５ｂへ出射される。これによって、より広い面積の照射面から、均一な擬似太陽光を照射することが可能となる。

　なお、光取り出し手段６は、例えば散乱体から形成することができ、導光板５内部の擬似太陽光を散乱させて、上面５ｂへ導くことができる。また、散乱体のパターンを変更すれば、擬似太陽光の照度ムラを調整することもできる。例えばドット形状のパターンを、印刷または成形等によって光取り出し手段６に形成することができる。

　反射手段７は、導光板５または光取り出し手段６から下方に漏れ出た光を、導光板５の上面５ｂ側に反射する部材である。反射手段７としては、アルミの反射ミラー等を採用することができる。

　保護板８は、粉塵や、被測定物１９の予期せぬ破損等による硝子の散乱等から導光板５を保護するために適宜設置される。

　（擬似太陽光照射装置の実施例）
　以下に、図１～図３で説明した本実施形態の擬似太陽光照射装置１００の実施例について説明する。

　図５は、擬似太陽光照射装置１００の構成を示す斜視図である。構成部材の関係を分かりやすくするために、図５においては、一部の部材を半透明にして表し、また、外部の筐体、支持体等は省略している。

　図５において、太陽電池である被測定物１９を配置する位置を点線で示している。配置可能な被測定物１９の被照射面積は、最大で１４００ｍｍ×１０００ｍｍ程度である。被測定物１９は、保護板８の上方に配置される。

　擬似太陽光照射装置１００では、ハロゲンランプである第１の光源１が第１の導光部材３の入射端側に設置されている。第１の導光部材３は、ｙ方向に１６個配列されており、第１の導光部材３と第１の光源の発光部１ａとが１：１で対応している。

　光源装置１０を構成する第１の光源１および第１の集光部材２は、枠体５０によって保持されている。枠体５０は、第１の光源１および第１の集光部材２を擬似太陽光照射装置１００本体に取り付けやすくするための構造部材である。より具体的には、２つの発光部１ａを有する１つの第１の光源１と、１つの第１の集光部材２とがペアで枠体５０に取り付けられ、光源装置１０を構成している。さらに、光源装置１０の各々は、２つの第１の導光部材３に対応するように擬似太陽光照射装置１００本体に取り付けられている。

　また、擬似太陽光照射装置１００の下部では、キセノンランプである第２の光源１１が第２の集光部材１２に覆われて配置され、第２の集光部材１２に設けられた第２の開口部１２ａから、第２の光源１１の光が出射され、第２の導光部材１３に入射する。

　第１の導光部材３に入射した第１の光源１の光と、第２の導光部材１３に入射した第２の光源１１の光は、それぞれ第１のスペクトル調整部材４および第２のスペクトル調整部材１４でスペクトル調整され、波長選択部材９ａに達する。波長選択部材９ａでは、図４で説明した領域の波長が透過または反射によって選択され、選択された光が導光板５側に向かう。導光板５入射前に擬似太陽光となった光は、導光板５に入射した後、図示せぬ光取り出し手段６や反射手段７等によってｚ方向に偏向され、被測定物１９に照射される。

　（光源装置）
　続いて、光源装置１０について、図６～図８を参照して、さらに具体的に説明する。

　図６の（ａ）は、光源装置１０の構成を示す断面図である。光源装置１０は、第１の光源１と、内部に第１の光源１が配置された第１の集光部材２とを備え、第１の光源１と第１の集光部材２とは、枠体５０に取り付けられている。第１の集光部材２は、前方集光部材２ａと後方集光部材２ｂとを含んで構成され、前方集光部材２ａと後方集光部材２ｂとは、当接面２ｓにおいて当接している。また、第１の光源１の中心、すなわち、発光部１ａの中心は、当接面２ｓを含む平面上に配置されている。

　ここで、第１の集光部材２の構成要素について、さらに詳細に説明する。第１の集光部材２は、内部に管状の第１の光源１が紙面奥行き（ｙ方向）に納まる構造となっている。第１の光源１の光を第１の開口部２４から効率良く出射するために、第１の集光部材２の内部には、第１～第３の楕円反射面２１～２３が形成されている。第１～第３の楕円反射面２１～２３は、断面の曲率が互いに異なる３種類の楕円の一部で構成される反射面である。

　第１の楕円反射面２１は、主に第１の光源１から後方（すなわち第１の導光部材３と反対側）に出射した光Ｌ１ａを反射して、第１の開口部２４側に偏向させる機能を有する。第１の開口部２４側に偏向された光Ｌ１ｂは、第１の開口部２４の位置に配置された第１の導光部材３の端面３ａの中央部に集光し、第１の導光部材３に入射する。

　第２の楕円反射面２２は、主に第１の光源１から後方側のｚ方向寄りに出射した光Ｌ２ａを反射して、第３の楕円反射面２３側に偏向させる機能を有する。第３の楕円反射面２３側に偏向された光Ｌ２ｂは、第３の楕円反射面２３で更に反射し、第１の開口部２４側に偏向される。第１の開口部２４側に偏向された光Ｌ２ｃは、第１の開口部２４の位置に配置された第１の導光部材３の端面３ａの中央部に集光して、第１の導光部材３に入射する。

　第３の楕円反射面２３は、主に第１の光源１から前方側の第１の開口部２４に直接入射しない方向に出射した光Ｌ３ａを反射して、第１の開口部２４側に偏向させる機能を有する。第１の開口部２４側に偏向された光Ｌ３ｂは、第１の開口部２４の位置に配置された第１の導光部材３の端面３ａの中央部に集光して、第１の導光部材３に入射する。

　上記第１～第３の楕円反射面２１～２３は、金属等の構造物の表面を所望の楕円形状に加工し、前記表面に反射率の高い金属薄膜を蒸着等の手法で形成して構成される。金属薄膜は一般的なアルミの蒸着でも構わないが、本実施形態では、金（Ａｕ）の蒸着によって、前記第１～第３の楕円反射面２１～２３の表面処理を行っている。

　前記第１～第３の楕円反射面２１～２３は、断面が複雑な形状をしているため、その製造に際しては、第１の開口部２４からの金属等の構造物への掘り込み等では困難である。

　また、第１の光源１の着脱に際しても、第１の導光部材３等が存在する側の第１の開口部２４からのアプローチは困難である。

　以上の理由から、本実施形態では、第１の集光部材２を、複数の部材に分割した複合的な構成としている。具体的には、第１の集光部材２を、当接面２ｓにおいて、第１の開口部２４を含む前方集光部材２ａと、第１の開口部２４を含まない後方集光部材２ｂとに分割し、後方集光部材２ｂを第１の集光部材２と着脱可能に構成している。

　これにより、第１の光源１の交換を行う場合、後方集光部材２ｂを第１の集光部材２から取り外し（第１の取り外し工程）、その後、第１の集光部材２の後方集光部材２ｂが取り外された部分から、第１の光源１を取り外す（第２の取り外し工程）。すなわち、本実施形態における光源装置１０のメンテナンス方法では、第１の開口部２４以外の部分から第１の光源１を取り外すことができるので、擬似太陽光照射装置１００を分解する必要はない。

　図６の（ｂ）は、後方集光部材２ｂが第１の集光部材２から取り外した状態における、光源装置１０の構成を示す断面図である。図６の（ｂ）に示すように、後方集光部材２ｂは、第１の開口部２４を含む前方集光部材２ａからｘ（－）方向（矢印Ａの方向）に離脱することができる。

　このように、後方集光部材２ｂを第１の集光部材２から取り外すことにより、第１の光源１を図６の（ｂ）の紙面左側に容易に取り外すことができる。これによって、擬似太陽光照射装置１００全体を分解することなく、第１の光源１の交換等のメンテナンス作業が容易になる。また、第１の光源１の交換後においても、第１の集光部材２内部の楕円反射面等の光学系の機械的ズレ、および、当該機械的ズレによる光学的狂い等を防止できる。

　また、前方集光部材２ａと後方集光部材２ｂとは、平坦な当接面２ｓを当接することで互いに装着されているので、第１の集光部材２の製造が容易になる。

　さらに、第１の光源１の中心、すなわち、発光部１ａの中心は、当接面２ｓを含む平面上に位置している。この場合、後方集光部材２ｂを取り外した状態において、第１の光源１と前方集光部材２ａの内面の第１の光源１に最も近い部分との距離が比較的大きいので、第１の光源１をさらに容易に取り外すことができる。

　また、前方集光部材２ａは、内部に第３の楕円反射面２３および第２の楕円反射面２２の一部が形成され、後方集光部材２ｂは、内部に第２の楕円反射面２２の一部および第１の楕円反射面２１が形成されている。このように、前方集光部材２ａおよび後方集光部材２ｂの各々に楕円反射面を形成して、前方集光部材２ａおよび後方集光部材２ｂを組み合わせているため、内部形状が複雑な第１の集光部材２を容易に製造することができる。また、前方集光部材２ａおよび後方集光部材２ｂに対してＡｕ等の金属を個別に蒸着することにより、金属蒸着の工程も実施しやすくなる。

　続いて、光源装置１０を斜視図を参照して説明する。

　図７の（ａ）は、後方集光部材２ｂが第１の集光部材２から取り外されていない状態における、光源装置１０の構成を示す斜視図であり、図７の（ｂ）は、後方集光部材２ｂが第１の集光部材２から取り外された状態における、光源装置１０の構成を示す斜視図である。図７の（ａ）および（ｂ）では、第１の集光部材２の第１の開口部２４が紙面下側に向いている。なお、紙面手前側の第１の集光部材２’は、内部構成を示すために切断された状態となっている。

　図７の（ａ）に示すように、第１の集光部材２の構成部材のうち、前方集光部材２ａのみが枠体５０に固定されている。一方、後方集光部材２ｂは、枠体５０に固定されていないため、図７の（ｂ）に示すように、容易に第１の集光部材２から取り外し可能となっている。

　図８は、光源装置１０を図７とは別の角度（第１の導光部材３と逆側、すなわち擬似太陽光照射装置１００の外側）から見た斜視図である。図８の（ａ）は、後方集光部材２ｂが第１の集光部材２から取り外されていない状態を示しており、図８の（ｂ）は、後方集光部材２ｂが第１の集光部材２から取り外された状態を示している。

　前述のように、第１の光源１は、２直接続された２つの発光部１ａを備えており、１つの発光部１ａに対応して１つの第１の集光部材２が配置されている。また、第１の光源１の両側に対応して、枠体５０にはランプ取付部５０ｂが形成されており、ランプ取付部５０ｂは、第１の光源１のリード線接続部１ｃをスライド式に嵌めこむための溝部５０ａを有している。

　図８の（ｂ）に示す状態において、第１の光源１をｘ（－）方向に引き出すことで、第１の光源１をランプ取付部５０ｂから容易に取り外すことができる。

　［実施形態２］
　本発明の光源装置に関する他の実施形態について、図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態１において説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

　図９は、本実施形態に係る光源装置１０’の構成を示す斜視図である。光源装置１０’は、実施形態１に係る光源装置１０において、第１の集光部材２にランプカバー４０を背後（第１の導光部材３と反対側）から被せた構成である。ランプカバー４０は、第１の光源１の大部分（リード端子接続部１ｃ近辺を除く大部分）を保護するものである。

　ハロゲンランプである第１の光源１は、発光時非常に高温になる。発光時にほど良いハロゲンサイクルが発現されて発光している場合は、発光管１ｂの内表面は約２５０℃程度の高温になる。このため、ランプカバー４０を設置することにより、第１の光源１の交換作業等における安全を図ることができる。

　また、予期せぬ第１の光源１の破損等の場合においても、ランプカバー４０が設置されていることにより、発光管１ｂを構成するガラスや、発光部１ａその他の部品の飛散等を防ぐことができる。

　さらに、ランプカバー４０の中央部には、観測孔（孔部）４１が設けられている。言い換えると、観測孔４１は、２つの第１の集光部材２の間の第１の光源１の中央部の背後に位置するように形成されている。

　これによって、ランプカバー４０を装着している状態でも、作業者は第１の光源１の発光状態を観測できるので、発光不良等が生じている場合に、運転を中止してメンテナンス作業に移行する等の適切な措置を講じることができる。

　なお、第１の光源１の交換等のメンテナンスにおいては、先ずランプカバー４０を取り外し、図８の（ａ）に示すような状態とする。その後、実施形態１で説明した順序で第１の集光部材２の後方集光部材２ｂを取り外し、続いて、第１の光源１を取り外すことで、容易にメンテナンス作業を実行できる。

　なお、観測孔４１の位置は、ランプカバー４０の中央部に限定されず、作業者が第１の光源１の発光状態を観測できる位置であればよい。

　［実施形態の総括］
　上述した各実施形態では、第１の集光部材を前方集光部材と後方集光部材との２つの部位で構成しているために、後方集光部材を着脱することで、擬似太陽光照射装置全体を分解する手間をかけることなく、第１の光源の交換等のメンテナンスが容易になる。

　さらに、ランプカバーを設けることで、第１の光源の温度上昇、予期せぬ破損等による安全上の対応を十分図ることができる。

　さらに、ランプカバーに観測孔を備えていることで、ランプの温度上昇、予期せぬ破損等による安全上の対応を行いながら、運転時の発光状態が観測できる。

　なお、上述した各実施形態では、第１の集光部材を前方集光部材および後方集光部材の２つの部材によって構成していたが、第１の集光部材を３つ以上の部材によって構成してもよい。例えば、後方集光部材を複数の部材によって構成し、後方集光部材の少なくとも一部の部材を、第１の集光部材と着脱可能に構成してもよい。このような構成であっても、第１の集光部材の前記少なくとも一部の部材が取り外された部分、すなわち、開口部以外の部分から、第１の光源を取り外すことができるので、メンテナンスを容易に行うことができる。

　本発明は上述した各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り、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜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。

　〔要点概要〕
　以上のように、本発明の実施形態に係る光源装置では、前記光学部材は、内部に断面が楕円形状の反射面を有することが好ましい。

　上記の構成によれば、光学部材を構成する出射部材および非出射部材の各々に楕円形状の反射面を形成して、それらの部材を組み合わせることにより、内部形状の複雑な光学部材を容易に製造することができる。

　本発明の実施形態に係る光源装置では、前記少なくとも一部の部材は、当接面を有し、前記当接面を介して前記光学部材に取り付けられていることが好ましい。

　上記の構成によれば、前記少なくとも一部の部材は、当接面を当接することで互いに装着されているので、光学部材の製造が容易になる。

　本発明の実施形態に係る光源装置では、前記光源の中心は、前記少なくとも一部の部材の当接面を含む平面上に配置されていることが好ましい。

　上記の構成によれば、前記少なくとも一部の部材を取り外した状態において、光源と光学部材の残りの部分の内面の最も光源に近い部分との距離が比較的大きいので、光源をさらに容易に取り外すことができる。

　本発明の実施形態に係る光源装置では、前記非出射部材は、１つの部材で構成されていてもよい。

　本発明の実施形態に係る光源装置では、前記光源を保護するカバーをさらに備えることが好ましい。

　上記の構成によれば、光源の交換等における安全を図ることができる。

　本発明の実施形態に係る光源装置では、前記カバーは、前記光源の発光状態を観測するための孔部を有することが好ましい。

　上記の構成によれば、作業者は光源の発光状態を観測できるので、発光不良等が生じている場合に、運転を中止してメンテナンス作業に移行する等の適切な措置を講じることができる。

　本発明の実施形態に係る擬似太陽光照射装置では、前記光源装置は、当該光源装置を前記擬似太陽光照射装置に取り付けるための取り付け手段をさらに有することが好ましい。

　上記の構成によれば、取り付け手段によって光源装置を擬似太陽光照射装置に容易に装着することができる。

　本発明は、擬似太陽光照射装置に利用することができる。

１　　第１の光源（光源）
１ａ　　発光部
１ｂ　　発光管
１ｃ　　リード線接続部
１ｄ　　リード線
２、２’　　第１の集光部材（光学部材）
２ａ　　前方集光部材（出射部材）
２ｂ　　後方集光部材（非出射部材）
２ｓ　　当接面
３　　第１の導光部材
３ａ　　端面
４　　第１のスペクトル調整部材
５　　導光板
５ａ　　端部
５ｂ　　上面
６　　光取り出し手段
７　　反射手段
８　　保護板
９ａ　　波長選択部材
９ｂ　　光結合部材
１０、１０’　　光源装置
１１　　第２の光源
１２　　第２の集光部材
１２ａ　　第２の開口部
１３　　第２の導光部材
１４　　第２のスペクトル調整部材
１９　　被測定物
２０　　光照射ユニット
２１　　第１の楕円反射面
２２　　第２の楕円反射面
２３　　第３の楕円反射面
２４　　第１の開口部（開口部）
３０　　測定ユニット
３０ａ　　測定端子
４０　　ランプカバー（カバー）
４１　　観測孔（孔部）
５０　　枠体（取り付け手段）
５０ａ　　溝部
５０ｂ　　ランプ取付部
１００　　擬似太陽光照射装置
１２１　　楕円反射面

Claims (10)

1. 　光源と、
   　開口部を有するとともに、内部に前記光源が配置され、前記光源の出射光を前記開口部から出射させる光学部材とを備える光源装置であって、
   　前記光学部材は、前記開口部を含む出射部材と、前記開口部を含まない非出射部材とを備え、
   　前記非出射部材の少なくとも一部の部材は、前記光学部材と着脱可能に構成されていることを特徴とする光源装置。
2. 　前記光学部材は、内部に断面が楕円形状の反射面を有することを特徴とする請求項１記載の光源装置。
3. 　前記少なくとも一部の部材は、当接面を有し、前記当接面を介して前記光学部材に取り付けられていること特徴とする請求項１または２記載の光源装置。
4. 　前記光源の中心は、前記少なくとも一部の部材の当接面を含む平面上に配置されていることを特徴とする請求項３記載の光源装置。
5. 　前記非出射部材は、１つの部材で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項記載の光源装置。
6. 　前記光源を保護するカバーをさらに備えることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項記載の光源装置。
7. 　前記カバーは、前記光源の発光状態を観測するための孔部を有することを特徴とする請求項６記載の光源装置。
8. 　光源装置と、
   　前記光源装置から出射した光が入射する導光部材と、
   　前記導光部材から出射した光のスペクトルを調整して、擬似太陽光を出射するスペクトル調整部材と、
   　前記スペクトル調整部材から出射した擬似太陽光を被測定物に照射する導光板とを有する擬似太陽光照射装置であって、
   　前記光源装置として請求項１～７のいずれか１項に記載の光源装置を有することを特徴とする擬似太陽光照射装置。
9. 　前記光源装置は、当該光源装置を前記擬似太陽光照射装置に取り付けるための取り付け手段をさらに有することを特徴とする請求項８に記載の擬似太陽光照射装置。
10. 　光源と、
    　開口部を有するとともに、内部に前記光源が配置され、前記光源の出射光を前記開口部から出射させる光学部材とを備え、
    　前記光学部材は、前記開口部を含む出射部材と、前記開口部を含まない非出射部材とを備え、
    　前記非出射部材の少なくとも一部の部材は、前記光学部材と着脱可能に構成されている光源装置のメンテナンス方法であって、
    　前記非出射部材の少なくとも一部の部材を前記光学部材から取り外す第１の取り外し工程と、
    　前記光学部材の前記少なくとも一部の部材が取り外された部分から、前記光源を取り外す第２の取り外し工程とを有することを特徴とする光源装置のメンテナンス方法。

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