WO2013136867A1 - 照射光量制御装置及びソーラシミュレータ - Google Patents

照射光量制御装置及びソーラシミュレータ Download PDF

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WO2013136867A1
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WO
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light
neutral density
density filter
mechanical
filter
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PCT/JP2013/052172
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Inventor
久保　修彦
高橋　邦明
真一 猪狩
Original Assignee
山下電装株式会社
ホロニクス・インターナショナル株式会社
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S8/00—Lighting devices intended for fixed installation
    • F21S8/006—Solar simulators, e.g. for testing photovoltaic panels
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
    • G01N17/02—Electrochemical measuring systems for weathering, corrosion or corrosion-protection measurement

Definitions

  • the present invention relates to an irradiation light amount control device and a solar simulator having a function of reducing irradiation light.
  • Solar simulators for measuring photoelectric conversion characteristics by irradiating generated pseudo-sunlight for example, solar cells such as solar battery panels, or performing deterioration characteristics tests are known. .
  • the most common method of changing (decreasing) the amount of irradiation light is to change (reduce) the driving power of the light source (in many cases, the discharge lamp) used in the apparatus. is there.
  • the drive power is changed in this way, the uniformity within the irradiation surface does not change much, but the light emission characteristics of the light source itself change, so the spectral distribution of the irradiation light changes greatly.
  • Patent Document 1 discloses a machine configured by using light emitted from a light source unit or an integrator by a mesh filter made of a metal wire or a resin wire attached to a filter frame, a light shielding filter made of metal, a colored glass filter, or the like.
  • a solar simulator is disclosed that attempts to improve light uniformity by passing through an optical neutral density filter.
  • an object of the present invention is to provide an irradiation light amount control device and a solar simulator in which the spectral distribution and in-plane uniformity of irradiation light hardly change.
  • Another object of the present invention is to provide an irradiation light amount control device and a solar simulator whose manufacturing cost is low.
  • a mechanical neutral density filter that blocks and attenuates a part of a light beam from a light source, and an optically uniform distribution of light that is provided on the light output side of the mechanical neutral density filter.
  • a light diffusing element inserted between the mechanical neutralizing filter and the integrator element and having a light diffusing function and a high-order diffracted light component blocking function of light are provided. .
  • the light source the reflecting mirror for reflecting the light from the light source
  • the mechanical light reducing filter for blocking and dimming a part of the light flux from the light source and the reflecting mirror
  • the mechanical light reducing filter Is provided on the light exit side of the optical element to create an optically uniform distribution of light, and a light diffusion function and a high-order diffracted light component blocking function of light inserted between the mechanical neutralizing filter and the integrator element.
  • a collimator lens element that is provided on the light emitting side of the integrator element and converts incident light into parallel light.
  • the amount of light incident on the integrator element can be arbitrarily reduced (changed) by using a mechanical neutral density filter.
  • a mechanical neutral density filter By inserting a light diffusing element having a light diffusing function and a light higher-order diffracted light component blocking function in front of the integrator element, the light passing through the mechanical neutralizing filter is diffused and the higher-order diffracted light is blocked. Since the light is incident on the integrator element, it is possible to prevent occurrence of color unevenness and image formation of the through-hole diameter.
  • the mechanical neutral density filter is a punching type neutral density filter in which a plurality of through holes are provided in the light shielding plate, diffused light that does not contain high-order diffracted light enters the integrator element.
  • the mechanical neutral density filter is an aperture type neutral density filter having a variable aperture, diffused light that does not contain higher-order diffracted light enters the integrator element, so color unevenness is caused by diffraction when the aperture diameter is reduced. It will never occur.
  • the mechanical neutral density filter is a ring type neutral density filter with a single through hole in the light shielding plate, diffused light that does not contain high-order diffracted light enters the integrator element. This prevents the occurrence of color unevenness due to diffraction.
  • the light diffusing element is an optical element having a light diffusing function and a high-order diffracted light blocking function.
  • the integrator element is a compound eye lens type integrator element that creates a uniform light distribution by superimposing a plurality of light source images generated by a plurality of lenses while shifting their positions.
  • the distance between the light diffusing element and the integrator element is variable. By changing this distance, the amount of light incident on the integrator element changes minutely, and as a result, the attenuation rate can be finely adjusted.
  • the mechanical neutral density filter is a punching type neutral density filter with a plurality of through holes in the light shielding plate, a diaphragm type neutral density filter with a variable aperture, or a single through hole in the light shielding plate.
  • a ring-type neutral density filter is also preferable.
  • the amount of light incident on the integrator element can be reduced (changed) by using a mechanical neutral density filter.
  • a mechanical neutral density filter By inserting a light diffusing element in front of the integrator element, the light passing through the mechanical attenuating filter is diffused and the high-order diffracted light is blocked and made incident on the integrator element.
  • the occurrence of image formation with a through-hole diameter can be prevented.
  • the mechanical attenuating filter is a punching type attenuating filter, diffused light that does not contain high-order diffracted light enters the integrator element. It does not occur or image formation with a through-hole diameter does not occur.
  • the mechanical neutral density filter is an aperture type neutral density filter
  • diffused light that does not contain high-order diffracted light enters the integrator element, and color unevenness may occur due to diffraction when the aperture diameter is reduced. Disappear.
  • the mechanical neutral density filter is a ring type neutral density filter
  • diffused light that does not include high-order diffracted light enters the integrator element, and color unevenness may occur due to diffraction when the ring diameter is small. Disappear.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a part of FIG. 2.
  • FIG. 2 It is a figure explaining the apparatus structural example of the experiment which moved the light-diffusion element and changed the distance with an integrator element. It is a figure explaining the general operation
  • FIG. 1 It is a figure which shows schematically the structure of the irradiation light quantity control apparatus part in other embodiment of the solar simulator of this invention. It is a one part enlarged view of FIG. It is a figure which shows schematically the structure of the irradiation light quantity control apparatus part in further another embodiment of the solar simulator of this invention. It is a one part enlarged view of FIG. It is a figure which shows roughly the structure of an example of a solar simulator.
  • FIG. 1 schematically shows the configuration of an embodiment of the solar simulator of the present invention
  • FIG. 2 schematically shows the configuration of the irradiation light quantity control device portion
  • FIG. 3 shows a part of FIG. It is shown enlarged.
  • 10 is a light source composed of, for example, a xenon discharge lamp
  • 11 is a light source reflector having an axial cross section of, for example, an ellipse or a parabola
  • 12 is directly from the light source 10.
  • Light and reflected light from the light source reflecting mirror 11 are incident and reflected in a substantially vertical direction, for example, a first planar reflecting mirror made of aluminum, for example, 13 is incident reflected light from the first planar reflecting mirror 12.
  • 14 is a mechanical attenuating filter
  • 14 is a light diffusing element to which the light emitted from the mechanical attenuating filter 13 is incident
  • 15 is an integrator element to which the light radiating from the light diffusing element 14 is incident
  • 16 is a light radiating element from the integrator element 15
  • the incident light is reflected in a substantially vertical direction, for example, a second planar reflecting mirror made of aluminum
  • 17 is reflected light from the second planar reflecting mirror 16 and collimates this light.
  • Collimation lens for converting a, 18 denotes light emitted collimation lens 17 is incident, for example, the irradiation surface is a solar cell surface, respectively.
  • the mechanical neutral density filter 13, the light diffusing element 14, and the integrator element 15 constitute an irradiation light amount control device of the present invention.
  • the mechanical neutral density filter 13 is a light shielding plate having a plurality of small openings (through holes 13b) for adjusting the amount of light, and changes the absolute amount of emitted light by spatially adjusting the light transmitting area. It is something to be made.
  • the mechanical neutral density filter 13 is a punching type neutral density filter in which a plurality of through holes 13b are provided in the light shielding plate 13a. More specifically, this punching type neutral density filter uses a stainless steel plate or aluminum plate having a length and width of 90 mm ⁇ 70 mm and a thickness of about 1 to 2 mm, and a plurality of round holes opened in a staggered manner. In particular, a light blocking part (non-opening part) is used as much as possible.
  • a punching metal having a desired light attenuation rate at 60 ° staggered at Punching Center Co., Ltd. is used.
  • This 60 ° staggered punching metal is arranged in a staggered manner so that the angle formed by three lines connecting the centers of three adjacent round through holes is 60 °.
  • the integrator element 15 is a compound eye lens (fly eye lens) type integrator optical system, and is an optical element known in this technical field.
  • This integrator optical system is configured to create a uniform light distribution by superimposing a plurality of light source images generated by a plurality of lenses while shifting their positions.
  • the light diffusing element 14 is an element having an original light diffusing function (also a light attenuating function) and a high-order diffracted light blocking function. That is, due to the optical frequency band cut-off characteristic provided in the light diffusing element 14, the high-order diffracted light component is cut off from the spatial frequency distribution of the incident light from the mechanical dark filter 13 and only the low-frequency component is transmitted. be able to. In addition, it has a circular diffusion characteristic that applies refraction instead of simple diffusion of light, and is configured to be capable of adjusting light attenuation with a large dynamic range and having a high transmittance of about 96%.
  • the light that has become non-parallel due to chromatic aberration is emitted from the integrator element 15, and is not corrected to parallel light by the collimation lens 17. As a result, it becomes impossible to irradiate a spectrum that approximates sunlight.
  • a light diffusing element 14 that functions not only to diffuse light but also to function as a high-order diffracted light blocking filter is provided between the mechanical neutral density filter 13 and the integrator element 15. This makes it possible to remove chromatic aberration caused by high-order diffracted light generated near the edge of the opening of the mechanical neutral density filter 13. That is, by providing the light diffusing element 14 with the function of a spatial frequency filter, it is possible to remove high-order diffracted light and keep the uniformity and parallelism stable without causing a spectrum change.
  • the dimension of the light-diffusion element 14 in this embodiment changes with the dimension of the solar simulator and the dimension of the integrator element 15, for example, about 60 mm x about 60 mm in length and breadth and thickness are about 3 mm.
  • the light diffusing element 14 is a quartz plate low-angle light diffusing element, and is available, for example, as a High Temperature Quartz Substrat Solgel Type Light Shaping Diffuser from Luminit USA.
  • This light diffusing element 14 has a function as a spatial frequency filter that blocks or reduces high-order diffracted light, and further has a function of diffusing light by refraction or the like, so that the emitted light is not accompanied by a diffraction phenomenon, Spectral dispersion does not occur. Further, the light diffusing element 14 is preferably capable of diffusing light (coherent light and non-coherent light) in a range of about 10 to 30 ° in half width, and can be diffused in a range of 10 to 20 °. More desirable.
  • the light diffusing element 14 can form outgoing light having a substantially ideal Gaussian distribution.
  • the light diffusing element 14 is desirably a structure in which an infinite number of concave and convex patterns are randomly arranged, and has the effect of canceling high-order diffracted light with each other by having random characteristics.
  • the light diffusing element 14 is preferably resistant to heat and operable at a temperature of about 500 ° C.
  • the light diffusing element 14 can be moved in the optical axis direction by an unillustrated axial direction moving mechanism, whereby the distance d 1 between the light diffusing element 14 and the integrator element 15 can be variably controlled.
  • the positions of the mechanical neutral density filter 13 and the integrator element 15 are fixed.
  • the distance d 1 this also changes the distance d 2 between the mechanical neutral density filter 13 and the light diffusing element 14
  • the amount of light incident on the integrator element 15 changes slightly. As a result, the light attenuation rate can be finely adjusted.
  • FIG. 4 illustrates an apparatus configuration example used in the experiment. As shown in the figure, no mechanical neutral density filter is disposed on the light source side of the light diffusing element 14, and a wavelength conversion filter 21 is provided. Since this experiment is to confirm the relationship of the dimming rate with respect to the distance d 1 , the mechanical dimming filter is omitted.
  • a shutter 22 is disposed between the integrator element 15 and the light diffusing element 14.
  • the dimming rate is 40%.
  • the light attenuation rate decreases as the light diffusing element 14 approaches the integrator element 15, and the light attenuation rate increases as the distance from the integrator element 15 increases. That is, the dimming ratio, the distance d 1 is the change about 10 mm, so that the change 5%.
  • the collimation lens 17 is a well-known optical element in this technical field for collimating incident light.
  • the light emitted from the light source 10 is reflected directly or by the light source reflecting mirror 11, further reflected by the first planar reflecting mirror 12, and enters the mechanical neutral density filter 13 in the irradiation light quantity control device.
  • the light that has entered the mechanical neutralization filter 13 passes through a plurality of small through-holes 13 b and is partially blocked to be attenuated, and is incident on the light diffusing element 14.
  • the light emitted from the mechanical neutral density filter 13 is diffused by the light diffusing element 14 and is uniformly attenuated over the entire spectral range.
  • FIG. 5 illustrates a general operation concept in one lens of the integrator element 15 which is a compound eye lens.
  • the greatest purpose is to extract the light beam of the light source 10 to the maximum and remove the image of the light source 10 (for example, the image of the lamp electrode), and the light source reflector 11 and integrator having an elliptical or parabolic axial section.
  • Element 15 is usually used.
  • the light beam collected by only the light source reflecting mirror 11 without using the integrator element 15 is irradiated as a parallel light beam by the collimation lens 17, an image of the lamp electrode appears on the irradiation surface. Therefore, in order to remove such an image, it is necessary to use the integrator element 15.
  • the integrator element 15 In order to use such an integrator element 15 effectively, only the light quantity loss in the integrator element 15 is suppressed by making the emission angle ⁇ OUT the same angle as the incident angle ⁇ IN from the light source reflecting mirror 11. Instead, the integrator element 15 is designed so that no image is formed on the exit side by forming an image of the lamp electrode inside the integrator element 15.
  • FIG. 6 illustrates the operation of the integrator element 15 when the mechanical dark filter 13 is inserted in front (light source side) in the solar simulator of the present embodiment.
  • the incident angle on the exit surface 15b is represented by ⁇ 2 + ⁇
  • the refraction angle from the exit surface 15b is represented by ⁇ 2 + ⁇ .
  • the angle incident on the integrator element 15 from the image of the through hole 13b of the mechanical neutral density filter 13 varies, but when the incident angle is large, the light incident on the P point is a medium having a refractive index N 1 .
  • Refracted air to quartz
  • Refracted does not form an image on the optical axis, but forms an image on the exit surface 15b and refracts again (from quartz to air), and forms an image outside the exit surface 15b.
  • the illuminance reduced when the mechanical neutral filter 13 by the punching type neutral density filter 13 is set is 106 W / m 2 (about 0.1 SUN), and the mechanical neutral density filter 13 by the punching type neutral density filter 13
  • the reduced illuminance when the light diffusing element 14 by the quartz light diffusing element was disposed behind was 70.2 W / m 2 (about 0.07 SUN).
  • an effective area 18a of 180 mm ⁇ 180 mm (A ⁇ ) is set on the irradiation surface 18 400 mm below the lens hood in the solar simulator.
  • the illuminance measurement is performed by the above-described illuminance unevenness measurement illuminometer that does not block the light within the incident angle ⁇ 15 ° at 17 measurement positions 19 (positions 1 to 17) of the effective area 18a according to JIS standards.
  • the illuminance meter 20 for measuring illuminance fluctuation was used to measure the illuminance at one point in the effective area 18a, and the fluctuation of light during illuminance unevenness measurement was measured.
  • Table 1 shows the measurement results at the time of non-dimming in which the mechanical neutral density filter 13 and the light diffusing element 14 are not inserted.
  • the in-plane uniformity E uni was calculated from the 17 relative illuminance values E i ′ thus obtained in the same manner as described above.
  • the in-plane uniformity E uni was calculated from the 17 relative illuminance values E i ′ thus obtained in the same manner as described above.
  • the in-plane uniformity E uni is reduced from 1.46 (%) to 4.4 by inserting the mechanical attenuating filter 13 by the punching type attenuating filter in front of the integrator element 15 (light source side).
  • this is because an image (secondary light source image) of the punching-type neutral density filter in front of the integrator element 15 is generated, and an image is formed on the output side of the integrator element 15 as described above. Prove that you are imaged.
  • the in-plane uniformity E uni is improved from 4.93 (%) to 1.86 (%) by inserting the light diffusing element 14 by the quartz light diffusing element behind the mechanical neutral density filter 13. This demonstrates that the image on the exit side of the integrator element 15 has been removed.
  • an effective area 18a of 180 mm ⁇ 180 mm (A ⁇ ) is set on the irradiation surface 18 400 mm below the lens hood in the solar simulator.
  • the spectral distribution is measured at some positions (positions 1, 5 and 16) of the 17 measurement positions 19 (positions 1 to 17) of the JIS standard of the effective area 18a, and the intensity characteristics and Spectral agreement was determined.
  • the dimming amount was corrected by multiplying the measured value by the dimming magnification measured with the illuminometer.
  • FIG. 9 shows the measurement result at the time of dimming with the mechanical neutralizing filter 13 inserted by the punching type neutral density filter. At the time of this dimming, the spectral intensity distribution at positions 5 and 16 is considerably different from the spectral intensity distribution at position 1 of non-dimming (1 SUN). On the other hand, FIG.
  • the horizontal axis represents the wavelength (nm) and the vertical axis represents the degree of spectrum matching.
  • the upper limit value of the spectrum matching degree is 1.25 and the lower limit value is 0.75.
  • the spectral coincidence is good at any of the positions 1, 5 and 16. It can be seen that at the positions 5 and 16, the spectral coincidence degree deteriorates and the spectral distribution changes at the time of dimming with the mechanical neutralizing filter 13 by the punching type neutral density filter inserted.
  • the deterioration of the in-plane distribution due to the light attenuation related to the in-plane uniformity can be improved by using the light diffusing element 14 of the quartz light diffusing element.
  • the use of the light diffusing element 14 made of a quartz light diffusing element greatly improves the degree of spectral matching. That is, it was proved by experiments that the in-plane distribution and the partial color unevenness can be improved by using the light diffusing element 14 as in the present embodiment.
  • the amount of light incident on the integrator element 15 can be reduced by using the mechanical neutral density filter 13 that is a punching type neutral density filter.
  • the mechanical neutral density filter 13 that is a punching type neutral density filter.
  • the light diffusing element 14 in front of the integrator element 15
  • the light passing through the mechanical attenuating filter 13 is diffused and the high-order diffracted light is blocked and made incident on the integrator element 15.
  • Generation of unevenness and image formation of the through hole diameter of the mechanical neutral density filter 13 can be prevented.
  • diffused light that does not contain high-order diffracted light enters the integrator element 15, so that interference occurs due to diffraction when passing through each through-hole, resulting in color unevenness, or image formation with a through-hole diameter. There is no longer to do.
  • parallel light with uniform in-plane and no chromatic aberration is irradiated onto the irradiation surface 18 which is, for example, the surface of the solar battery cell.
  • FIG. 12 schematically shows a configuration of an irradiation light quantity control device part in another embodiment of the solar simulator of the present invention
  • FIG. 13 shows an enlarged part of FIG.
  • the configuration of the solar simulator of the present embodiment excluding the mechanical light reduction filter of the irradiation light amount control device is exactly the same as that of the embodiment shown in FIG. Therefore, in FIG. 12 and FIG. 13, the same reference numerals are used for the same components as in the embodiment of FIG. 1, and the description thereof is omitted.
  • the reflected light from the first planar reflecting mirror 12 is incident on the mechanical dark filter 23, and the outgoing light from the mechanical dark filter 23 is incident on the light diffusing element 14. .
  • the light emitted from the light diffusing element 14 is incident on the integrator element 15, and the light emitted from the integrator element 15 is incident on the second planar reflecting mirror 16 and reflected.
  • the mechanical neutral density filter 23, the light diffusing element 14, and the integrator element 15 constitute the irradiation light amount control device of the present invention.
  • the mechanical neutral density filter 23 is a light-shielding plate having a single variable diaphragm 23c for adjusting the amount of light, and the absolute amount of emitted light is changed by spatially adjusting the area through which light is transmitted. It is something to be made.
  • the mechanical neutral density filter 23 is constituted by a diaphragm type neutral density filter provided with a variable diaphragm 23c whose opening diameter (diaphragm diameter) is adjusted by movable light shielding plates 23a and 23b. Yes.
  • this diaphragm-type neutral density filter has a light shielding plate 23a in which a stainless steel plate or an aluminum plate having a length and width of 90 mm ⁇ 70 mm and a thickness of about 1 to 2 mm is divided into two, and each is provided with a V-shaped cutout. And the opening diameter of the variable aperture 23c is adjusted by adjusting the separation distance of the notches of 23b.
  • the shape of the notch is not limited to a V shape, and may be a semicircular shape or other shapes.
  • the diffracted light near the edge of the variable diaphragm 23c of the mechanical neutral density filter 23.
  • a phenomenon occurs, whereby white light from the light source is spectrally separated and light dispersion occurs.
  • the light diffusing element 14 is not provided, the spectral components separated by this diffraction are incident on the compound eye lens of the integrator element 15 at different angles for each spectrum.
  • the light guided in the compound eye lens is guided in the emission direction by repeating total reflection, but if the angles incident on the compound eye lens are different from each other due to the difference in the wavelength of the light, the angle when exiting the compound eye lens will be different, Chromatic aberration occurs without producing parallel light.
  • the light that has become non-parallel due to chromatic aberration is emitted from the integrator element 15, and is not corrected to parallel light by the collimation lens 17. As a result, it becomes impossible to irradiate a spectrum that approximates sunlight.
  • a light diffusing element 14 that functions not only to diffuse light but also as a high-order diffracted light blocking filter is provided between the mechanical neutral density filter 23 and the integrator element 15. This makes it possible to remove chromatic aberration caused by high-order diffracted light generated near the edge of the single variable stop 23c of the mechanical neutral density filter 23. That is, by providing the light diffusing element 14 with the function of a spatial frequency filter, it is possible to remove high-order diffracted light and keep the uniformity and parallelism stable without causing a spectrum change.
  • the light emitted from the light source 10 is reflected directly or by the light source reflecting mirror 11, further reflected by the first planar reflecting mirror 12, and enters the mechanical neutral density filter 23 in the irradiation light quantity control device.
  • the light that has entered the mechanical neutralizing filter 23 is transmitted through the single variable aperture 23 c, so that part of the light is blocked and attenuated, and is incident on the light diffusing element 14.
  • the light emitted from the mechanical neutralizing filter 23 is diffused by the light diffusing element 14 and is uniformly attenuated over the entire spectral range.
  • the amount of light incident on the integrator element 15 can be reduced by using the mechanical dark filter 23 by the diaphragm type dark filter.
  • the light diffusing element 14 in front of the integrator element 15 the light passing through the mechanical neutralizing filter 23 is diffused and the high-order diffracted light is blocked and made incident on the integrator element 15.
  • Generation of unevenness and image formation of the aperture diameter of the diaphragm of the mechanical neutralizing filter 23 can be prevented.
  • diffused light that does not include higher-order diffracted light enters the integrator element 15, so that interference occurs with each other due to diffraction when passing through the variable aperture 23 c, and color imaging occurs on the variable aperture 23 c. It will not be.
  • parallel light with uniform in-plane and no chromatic aberration is irradiated onto the irradiation surface 18 which is, for example, the surface of the solar battery cell.
  • FIG. 14 schematically shows a configuration of an irradiation light amount control device part in still another embodiment of the solar simulator of the present invention
  • FIG. 15 shows an enlarged part of FIG.
  • the configuration of the solar simulator of the present embodiment excluding the mechanical light reduction filter of the irradiation light amount control device is exactly the same as that of the embodiment shown in FIG. Therefore, in FIGS. 14 and 15, the same reference numerals are used for the same components as those in the embodiment of FIG. 1, and the description thereof is omitted.
  • the reflected light from the first planar reflecting mirror 12 is incident on the mechanical neutral density filter 33, and the outgoing light of the mechanical neutral density filter 33 is incident on the light diffusing element 14.
  • the light emitted from the light diffusing element 14 is incident on the integrator element 15, and the light emitted from the integrator element 15 is incident on the second planar reflecting mirror 16 and reflected.
  • the mechanical neutral density filter 33, the light diffusing element 14, and the integrator element 15 constitute an irradiation light amount control device of the present invention.
  • the mechanical neutral density filter 33 is a light shielding plate 33a having a single through hole 33b for adjusting the amount of light, and emits light by spatially setting an area through which light is transmitted by the opening diameter of the through hole 33b. It sets the absolute amount of light.
  • the mechanical neutral density filter 33 is a ring type neutral density filter provided with a fixed through hole 33b. More specifically, this ring-type neutral density filter is configured by providing a single through hole 33b in the central portion of a light shielding plate 33a made of a stainless steel plate or aluminum plate having a length and width of 90 mm ⁇ 70 mm and a thickness of about 1 to 2 mm. ing.
  • the shape of the through hole 33b is not limited to a circular shape, and may be other shapes.
  • the aperture diameter of the through hole 33b of the mechanical neutral density filter 33 is set smaller than the diameter of each lens of the integrator element 15, diffraction occurs near the edge of the through hole 33b of the mechanical neutral density filter 33.
  • a light phenomenon occurs, whereby white light from the light source is spectrally separated to cause light dispersion.
  • the light diffusing element 14 is not provided, the spectral components separated by the diffraction are incident on the compound eye lens of the integrator element 15 at different angles for each spectrum.
  • the light guided in the compound eye lens is guided in the emission direction by repeating total reflection, but if the angles incident on the compound eye lens are different from each other due to the difference in the wavelength of the light, the angle when exiting the compound eye lens will be different, Chromatic aberration occurs without producing parallel light.
  • the light that has become non-parallel due to chromatic aberration is emitted from the integrator element 15, and is not corrected to parallel light by the collimation lens 17. As a result, it becomes impossible to irradiate a spectrum that approximates sunlight.
  • a light diffusing element 14 that functions not only to diffuse light but also to function as a high-order diffracted light blocking filter is provided between the mechanical neutral density filter 33 and the integrator element 15.
  • a light diffusing element 14 that functions not only to diffuse light but also to function as a high-order diffracted light blocking filter is provided between the mechanical neutral density filter 33 and the integrator element 15.
  • the light emitted from the light source 10 is reflected directly or by the light source reflecting mirror 11, further reflected by the first planar reflecting mirror 12, and enters the mechanical neutral density filter 33 in the irradiation light amount control device.
  • the light that has entered the mechanical neutral filter 33 is transmitted through the single through-hole 33 b, so that part of the light is blocked and attenuated, and is incident on the light diffusing element 14.
  • the light emitted from the mechanical neutralizing filter 33 is diffused by the light diffusing element 14 and is uniformly attenuated over the entire spectral range.
  • the light diffusion element 14 blocks high-order diffracted light, so that chromatic aberration occurs in the emitted light. Absent.
  • the light emitted from the light diffusing element 14 is incident on the integrator element 15, and a large number of light source images are superimposed and shifted by the compound eye lens, thereby forming a uniform light distribution.
  • the light having a uniform and uniform spectral distribution formed in this way is reflected by the second plane reflecting mirror 16 and then converted into completely parallel light by the collimation lens 17, and then the surface of the solar battery cell.
  • the irradiation surface 18 is irradiated.
  • the amount of light incident on the integrator element 15 can be reduced by using the mechanical neutral density filter 33 using a ring type neutral density filter (the maximum attenuation ratio is 20). %degree).
  • the mechanical neutral density filter 33 using a ring type neutral density filter (the maximum attenuation ratio is 20). %degree).
  • FIG. 16 is a diagram schematically showing a configuration of an example of a solar simulator.
  • 10 is a light source composed of, for example, a xenon discharge lamp
  • 11 is a light source reflecting mirror having an axial cross section of, for example, an ellipse or a parabola
  • 12 is directly from the light source 10.
  • Light and reflected light from the light source reflecting mirror 11 are incident and reflected in a substantially vertical direction, for example, a first planar reflecting mirror made of aluminum, and 15 is reflected light from the first planar reflecting mirror 12.
  • the integrator element 16 receives the light emitted from the integrator element 15 and reflects it in a substantially vertical direction.
  • a second planar reflecting mirror made of aluminum, 44 receives the reflected light from the second planar reflecting mirror 16.
  • the low-angle light diffusing element 17 is a collimation lens that converts the light emitted from the low-angle light diffusing element 44 into parallel light, and 18 is the light emitted from the collimation lens 17.
  • the Isa for example, shows an irradiated surface is a solar cell surface, respectively.
  • a low-angle light diffusing element 44 is disposed between the integrator element 15 and the collimation lens 17, as shown in FIG.
  • the light attenuation rate can be changed by changing the arrangement distance, and the light attenuation rate can be adjusted by setting the diffusion rate of the low-angle light diffusing element 44.
  • the present invention is not limited to the generation of pseudo-sunlight for performing photoelectric conversion characteristics measurement and deterioration characteristic tests of solar cell panels, and in particular, the spectral distribution and in-plane uniformity of irradiated light are not changed, and the manufacturing cost However, it can be used in fields such as an irradiation light quantity control device that is required to be inexpensive.

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Abstract

　照射光量制御装置は、光源からの光束の一部を遮断して減光する機械的減光フィルタと、この機械的減光フィルタの光出射側に設けられており光学的に均一な分布の光を作成するインテグレータ素子と、機械的減光フィルタ及びインテグレータ素子間に挿入されており光拡散機能及び光の高次回折光成分遮断機能を有する光拡散素子とを備えている。

Description

照射光量制御装置及びソーラシミュレータ
　本発明は、照射光の減光機能を有する照射光量制御装置及びソーラシミュレータに関する。
　例えば太陽電池パネル等の太陽光エネルギを利用する照射対象に対して、発生させた疑似太陽光を照射して光電変換特性の測定を行う、又は劣化特性試験を行うためのソーラシミュレータは公知である。
　この種のソーラシミュレータにおいて、照射光量を変化（減光）させる最も一般的な方法は、装置内で使用している光源（多くの場合、放電ランプ）の駆動電力を変える（低減する）方法である。しかしながら、このように駆動電力を変化させると、照射面内の均一性についてはさほど変化しないが、光源自体の発光特性が変わるため、照射光のスペクトル分布が大きく変化してしまう。
　駆動電力を変えることなく、照射光の均一性を高めるための素子であるインテグレータ（インテグレータ光学系）の手前に機械的減光フィルタを挿入して減光する方法も存在する。しかしながら、この場合、インテグレータへ入射する光の入射角が乱れるため、照射光の面内の均一性が悪くなるという問題を有していた。特に、機械的減光フィルタの減光率が大きくなる（例えば、透過率５０％以下）と、その値に応じてインテグレータに入射する光線に、回折による色収差が発生し、インテグレータを通過した後の照射光のスペクトル分布及び面内均一性が大幅に変化してしまうという不都合があった。
　特許文献１には、光源部又はインテグレータから照射された光を、フィルタ用枠に取り付けられた金属線又は樹脂線からなるメッシュフィルタ、金属等からなる遮光フィルタ、色ガラスフィルタ等によって構成される機械的減光フィルタを通すことにより、光均一性を向上させようとするソーラシミュレータが開示されている。
特開２００７－３１１０８５号公報
　しかしながら、特許文献１に記載されているような照射光量の減光方法によっても、照射光のスペクトル分布及び面内均一性にかなりの変化が生じるという問題が発生し、さらに、機械的減光フィルタの構成が特殊であるためにコストが増大する。
　従って本発明の目的は、照射光のスペクトル分布及び面内均一性がほとんど変化しない照射光量制御装置及びソーラシミュレータを提供することにある。
　本発明の他の目的は、製造コストが安価である照射光量制御装置及びソーラシミュレータを提供することにある。
　本発明によれば、光源からの光束の一部を遮断して減光する機械的減光フィルタと、この機械的減光フィルタの光出射側に設けられており光学的に均一な分布の光を作成するインテグレータ素子と、機械的減光フィルタ及びインテグレータ素子間に挿入されており光拡散機能及び光の高次回折光成分遮断機能を有する光拡散素子とを備えた照射光量制御装置が提供される。
　本発明によれば、さらに、光源と、光源の光を反射する反射鏡と、光源及び反射鏡からの光束の一部を遮断して減光する機械的減光フィルタ、この機械的減光フィルタの光出射側に設けられており光学的に均一な分布の光を作成するインテグレータ素子、並びに機械的減光フィルタ及びインテグレータ素子間に挿入されており光拡散機能及び光の高次回折光成分遮断機能を有する光拡散素子とを含む照射光量制御装置と、インテグレータ素子の光出射側に設けられており入射光を平行光に変換するコリメータレンズ素子とを備えたソーラシミュレータが提供される。
　機械的減光フィルタを用いることによりインテグレータ素子に入射する光量を任意に減少（変化）させることができる。その場合、インテグレータ素子の手前に光拡散機能及び光の高次回折光成分遮断機能を有する光拡散素子を挿入することにより、機械的減光フィルタの通過光を拡散させると共に高次回折光を遮断してインテグレータ素子に入射させているので、色ムラの発生や、貫通孔径のイメージ結像の発生を防止することができる。例えば、機械的減光フィルタが遮光板に複数の貫通孔を設けたパンチング式減光フィルタである場合に、高次回折光を含まない拡散光がインテグレータ素子に入るので、各貫通孔を通過する際の回折により互いに干渉して色ムラが生じたり、貫通孔径のイメージ結像が発生したりすることがなくなる。また、機械的減光フィルタが可変絞りを有する絞り式減光フィルタである場合にも、高次回折光を含まない拡散光がインテグレータ素子に入るので、絞り径が小さくした際の回折により色ムラが生じたりすることがなくなる。さらにまた、機械的減光フィルタが遮光板に単一の貫通孔を設けたリング式減光フィルタである場合に、高次回折光を含まない拡散光がインテグレータ素子に入るので、リング径が小さい際の回折により色ムラが生じたりすることがなくなる。
　光拡散素子が、光拡散機能と高次回折光遮断機能とを有する光学素子であることが好ましい。
　インテグレータ素子が、複数のレンズにより生成した多数の光源像を位置ずれさせて重畳することにより均一な光分布を作成する複眼レンズ式のインテグレータ素子であることが好ましい。
　光拡散素子とインテグレータ素子との距離が可変であることも好ましい。この距離を変化させることにより、インテグレータ素子に入射される光量が微小変化し、その結果、減光率の微調が可能となる。
　機械的減光フィルタが、遮光板に複数の貫通孔を設けたパンチング式減光フィルタであるか、可変絞りを有する絞り式減光フィルタであるか、又は遮光板に単一の貫通孔を設けたリング式減光フィルタであることも好ましい。
　本発明によれば、機械的減光フィルタを用いることによりインテグレータ素子に入射する光量を減少（変化）させることができる。その場合、インテグレータ素子の手前に光拡散素子を挿入することにより、機械的減光フィルタの通過光を拡散させると共に高次回折光を遮断してインテグレータ素子に入射させているので、色ムラの発生や、貫通孔径のイメージ結像の発生を防止することができる。例えば、機械的減光フィルタがパンチング式減光フィルタである場合に、高次回折光を含まない拡散光がインテグレータ素子に入るので、各貫通孔を通過する際の回折により互いに干渉して色ムラが生じたり、貫通孔径のイメージ結像が発生したりすることがなくなる。また、機械的減光フィルタが絞り式減光フィルタである場合に、高次回折光を含まない拡散光がインテグレータ素子に入るので、絞り径が小さくした際の回折により色ムラが生じたりすることがなくなる。さらにまた、機械的減光フィルタがリング式減光フィルタである場合に、高次回折光を含まない拡散光がインテグレータ素子に入るので、リング径が小さい際の回折により色ムラが生じたりすることがなくなる。
本発明のソーラシミュレータの一実施形態における構成を概略的に示す図である。 図１のソーラシミュレータの照射光量制御装置部分の構成を概略的に示す図である。 図２の一部の拡大図である。 光拡散素子を移動してインテグレータ素子との距離を変化させた実験の装置構成例を説明する図である。 インテグレータ素子の１つのレンズにおける一般的な動作概念を説明する図である。 図１のソーラシミュレータにおいて機械的減光フィルタを挿入した場合のインテグレータ素子の作用を説明する図である。 図１のソーラシミュレータの一例において、照度測定条件を説明する図である。 機械的減光フィルタ及び光拡散素子を挿入しない非減光時のソーラシミュレータの照射光のスペクトル分布特性の測定結果を表すグラフである。 機械的減光フィルタのみを挿入した減光時のソーラシミュレータの照射光のスペクトル分布特性の測定結果を表すグラフである。 機械的減光フィルタ及び光拡散素子を挿入した減光時のソーラシミュレータの照射光のスペクトル分布特性の測定結果を表すグラフである。 ソーラシミュレータの照射光のスペクトル分布特性の測定結果を表すグラフである。 本発明のソーラシミュレータの他の実施形態における照射光量制御装置部分の構成を概略的に示す図である。 図１２の一部の拡大図である。 本発明のソーラシミュレータのさらに他の実施形態における照射光量制御装置部分の構成を概略的に示す図である。 図１４の一部の拡大図である。 ソーラシミュレータの一例の構成を概略的に示す図である。
　図１は本発明のソーラシミュレータの一実施形態における構成を概略的に示しており、図２はその照射光量制御装置部分の構成を概略的に示しており、図３は図２の一部を拡大して示している。
　図１において、１０は例えばキセノン放電ランプ等から構成される光源、１１は光源１０の後方及び周囲に配置された例えば楕円又は放物線状の軸断面を有する光源反射鏡、１２は光源１０からの直接光及び光源反射鏡１１による反射光が入射され、これをほぼ垂直方向に反射する、例えばアルミニウム製の第１の平面反射鏡、１３は第１の平面反射鏡１２からの反射光が入射される機械的減光フィルタ、１４は機械的減光フィルタ１３の出射光が入射される光拡散素子、１５は光拡散素子１４の出射光が入射されるインテグレータ素子、１６はインテグレータ素子１５の出射光が入射され、これをほぼ垂直方向に反射する、例えばアルミニウム製の第２の平面反射鏡、１７は第２の平面反射鏡１６からの反射光が入射され、この光を平行光に変換するコリメーションレンズ、１８はコリメーションレンズ１７の出射光が入射される、例えば太陽電池セル表面である照射面をそれぞれ示している。
　図２及び図３に示すように、機械的減光フィルタ１３、光拡散素子１４及びインテグレータ素子１５が、本発明の照射光量制御装置を構成している。
　機械的減光フィルタ１３は、光量調整用の複数の小さな開口（貫通孔１３ｂ）を有する遮光板であり、空間的に光の透過する面積を調整することにより、出射する光の絶対量を変化させるものである。この機械的減光フィルタ１３は、本実施形態においては、遮光板１３ａに複数の貫通孔１３ｂを設けたパンチング式減光フィルタで構成されている。より詳しくは、このパンチング式減光フィルタは、縦横が９０ｍｍ×７０ｍｍ、厚さが１～２ｍｍ程度のステンレス鋼板又はアルミニウム板に複数の丸孔が千鳥状に開口したものを使用する。特に、光を遮断する部分（非開口部）ができるだけ散乱しているものを使用する。本実施形態においては、具体的には、株式会社パンチングセンターの６０°千鳥における所望の減光率を有するパンチングメタルを用いている。この６０°千鳥のパンチングメタルは、隣接する３つの丸い貫通孔の中心間を結ぶ３つの線のなす角が６０°となるように千鳥状に配列されたものである。
　インテグレータ素子１５は、複眼レンズ（フライアイレンズ）式のインテグレータ光学系であり、この技術分野では周知の光学素子である。このインテグレータ光学系は、複数のレンズにより生成した多数の光源像を位置ずれさせて重畳することにより均一な光分布を作成するように構成されている。
　光拡散素子１４は、本来の光拡散機能（光減衰機能でもある）と、高次回折光遮断機能とを有する素子である。即ち、この光拡散素子１４が備えた光学的周波数帯域遮断特性により、機械的減光フィルタ１３からの入射光が有する空間周波数分布のうち高次回折光成分を遮断し、低周波成分のみを透過させることができる。また、光の単なる拡散ではなく、屈折を応用した円形の拡散特性を有しており、大きなダイナミックレンジで光の減衰を調整できかつ約９６％と高い透過率を有するように構成されている。
　機械的減光フィルタ１３の個々の開口径がインテグレータ素子１５の個々のレンズの径に比較して小さくなってくると、機械的減光フィルタ１３の開口の縁部付近で回折光現象が発生し、これにより光源からの白色光がスペクトル的に分離して光の分散が生じる。光拡散素子１４が設けられていない場合、この回折により分離されたスペクトル成分が、インテグレータ素子１５の複眼レンズにスペクトル毎に異なる角度で入射することとなる。複眼レンズ内を導波する光は全反射を繰り返して出射方向に導かれるが、光の波長の相違により複眼レンズに入射する角度が互いに異なると、複眼レンズを出る時の角度が異なることとなり、平行な光を作り出せず色収差が生じてしまう。このように色収差により非平行となった光がインテグレータ素子１５から出射され、これがコリメーションレンズ１７においても平行光に補正されず、結果として、太陽光に近似したスペクトルを照射することができなくなる。
　これに対して、本実施形態のごとく、機械的減光フィルタ１３とインテグレータ素子１５との間に、光を単に拡散するだけではなく高次回折光遮断フィルタとしても機能する光拡散素子１４が設けられることにより、機械的減光フィルタ１３の開口の縁部付近で発生する高次回折光により生起される色収差を除去することが可能となる。即ち、光拡散素子１４に空間周波数フィルタの機能を持たせることにより高次回折光を除去し、スペクトル変化を起こさず、均一度及び平行度を安定に保つことが可能となっている。
　なお、本実施形態における光拡散素子１４の寸法は、ソーラシミュレータの寸法とインテグレータ素子１５の寸法とによって異なるが、例えば、縦横が約６０ｍｍ×約６０ｍｍ、厚さが約３ｍｍ程度である。なお、この光拡散素子１４は、石英板低角度光拡散素子であり、例えば、米国Ｌｕｍｉｎｉｔ社のＨｉｇｈ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｑｕａｒｔｚ　Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ　ＳＯＬＧＥＬ　ＴｙｐｅのＬｉｇｈｔ　Ｓｈａｐｉｎｇ　Ｄｉｆｆｕｓｅｒとして入手可能である。
　この光拡散素子１４は、高次回折光を遮断又は減少させる空間周波数フィルタとしての機能を有し、さらに、光を屈折等により拡散させる機能を有するため、その出射光には回折現象が伴わず、スペクトル分散が発生しない。また、光拡散素子１４は、光（コヒーレント光及び非コヒーレント光）を半値幅で約１０～３０°の範囲で拡散することができることが望ましく、１０～２０°の範囲で拡散することができることがより望ましい。あまり半値幅が狭いと、高次回折光で生じる色収差を均一化できず、最低レベルまで光を減光させたい場合に高次回折光により発生する色収差を解消できない可能性がある。また、この光拡散素子１４は、ほぼ理想的なガウシアン分布を有する出射光を形成可能であることが望ましい。さらに、光拡散素子１４は、無数の凹凸パターンがランダムに配置された構造体であることが望ましく、ランダムな特性を有することにより、高次の回折光が互いに打ち消し合う効果も有している。また、この光拡散素子１４は、熱に強く５００℃程度の温度で動作可能であることが望ましい。
　光拡散素子１４は、図示しない軸方向移動機構によって光軸方向に移動可能となっており、これにより、光拡散素子１４とインテグレータ素子１５との間の距離ｄ１を可変制御することができる。この場合、機械的減光フィルタ１３及びインテグレータ素子１５の位置は固定されている。距離ｄ１を変化させることにより（これは機械的減光フィルタ１３と光拡散素子１４との距離ｄ２を変化させることにもなる）、インテグレータ素子１５に入射される光量が微小変化し、その結果、減光率の微調整が可能となる。
　実際に、光拡散素子１４及びインテグレータ素子１５間の距離ｄ１を変化させ、照射面１８の照度を測定した。図４はその実験に用いた装置構成例を説明している。同図に示すように、光拡散素子１４の光源側には機械的減光フィルタは配置しておらず、波長変換フィルタ２１が設けられている。この実験は、距離ｄ１に対する減光率の関係を確認するものであるため、機械的減光フィルタは省略している。また、インテグレータ素子１５と光拡散素子１４との間にシャッタ２２が配置されている。
　まず、インテグレータ素子１５に対する光拡散素子１４の距離ｄ１をｄ１＝２９ｍｍとして、減光率を測定すると、３５％であった。光拡散素子１４を移動してインテグレータ素子１５に対する光拡散素子１４′の距離ｄ１をｄ１＝４０ｍｍとして、減光率を測定すると、４０％であった。
　このことから、光拡散素子１４をインテグレータ素子１５に近づければ減光率は小さくなり、インテグレータ素子１５から遠ざければ減光率は大きくなることが分かる。即ち、減光率は、距離ｄ１が約１０ｍｍ変化すると、５％変化することとなる。
　コリメーションレンズ１７は、入射光をコリメートするためのこの技術分野では周知の光学素子である。
　次に、本実施形態におけるソーラシミュレータの動作を説明する。
　光源１０から放射された光は、直接的に又は光源反射鏡１１によって反射され、さらに第１の平面反射鏡１２で反射されて、照射光量制御装置における機械的減光フィルタ１３に入射される。機械的減光フィルタ１３に入射された光は、複数の小さな貫通孔１３ｂを透過することによりその一部が遮断されて減光され、光拡散素子１４に入射される。機械的減光フィルタ１３の出射光は、この光拡散素子１４により拡散されてその全スペクトル域に渡って均一に減光が行われる。さらに、機械的減光フィルタ１３の貫通孔１３ｂの縁部付近で回折光現象が発生しても、この光拡散素子１４において高次回折光の遮断が行われるので、その出射光には色収差が生じない。光拡散素子１４の出射光は、インテグレータ素子１５に入射され、その複眼レンズにより多数の光源像が位置ずれして重畳されることにより、均一な光分布が形成される。このようにして形成された面内均一かつ均一なスペクトル分布の光は、第２の平面反射鏡１６によって反射された後、コリメーションレンズ１７において完全な平行光に変換された後、太陽電池セル表面である照射面１８に照射される。
　図５は複眼レンズであるインテグレータ素子１５の１つのレンズにおける一般的な動作概念を説明している。
　均一照射光学系において最大の目的は光源１０の光束を最大限に取り出すと共に光源１０の像（例えばランプ電極の像）を取り除くために、楕円又は放物線状の軸断面を有する光源反射鏡１１及びインテグレータ素子１５を通常は使用する。インテグレータ素子１５を使用することなく光源反射鏡１１のみで集光した光束をコリメーションレンズ１７にて平行光束として照射した場合、照射面にはランプ電極の像が現れてしまう。従って、このような像を取り除くためには、インテグレータ素子１５の使用が必要となる。このようなインテグレータ素子１５を有効に使用するためには、光源反射鏡１１からの入射角θＩＮに対して出射角θＯＵＴを同角にすることで、インテグレータ素子１５内部における光量損失を押さえるのみならず、ランプ電極の像をインテグレータ素子１５の内部に結像させることで出射側には像が結像しないようにインテグレータ素子１５の設計が行われる。
　図５において、Ｏ１をインテグレータ素子１５の１つのレンズにおける入射側球面１５ａの球心、Ｏ２を出射側球面１５ｂの球心とすると、入射側の焦点距離ｆ１は、ｆ１＝Ｏ１×２、出射側の焦点距離ｆ２は、Ｏ２×２となる。レンズの公式である、１／ａ＋１／ｂ＝１／ｆより、出射側の物距離がａ＜ｆである（焦点距離より短い）場合、出射側の像距離はｂ（－）となるため、出射光は出射面１５ｂにて集光せず、広がって出射され、決して集光しないこととなる。
　図６は本実施形態におけるソーラシミュレータにおいて機械的減光フィルタ１３を手前（光源側）に挿入した場合のインテグレータ素子１５の作用を説明している。
　上述した条件下で設計されたインテグレータ素子１５の光源１０側に減光を目的として、パンチング式減光フィルタによる機械的減光フィルタ１３を配置した場合、インテグレータ素子１５の手前に、機械的減光フィルタ１３の貫通孔１３ｂの像が２次光源として発生する。
　その場合、図６に示すように、屈折の法則から、Ｐ点における入射角θＩＮはθＩＮ＝θ１＋αとなり、Ｐ点より空気から屈折率Ｎ１の媒体内に入射するのでその屈折角はθ１－γとなる。一方、出射面１５ｂにおける入射角はθ２＋γで表され、出射面１５ｂからの屈折角度はθ２＋βで表される。この場合、機械的減光フィルタ１３の貫通孔１３ｂの像からインテグレータ素子１５に入射する角度が多種多様となるが、入射角が大きい場合は、Ｐポイントに入射した光は屈折率Ｎ１の媒体により屈折する（空気から石英）が光軸上に結像せず、出射面１５ｂ上に結像して再度屈折（石英から空気）し、出射面１５ｂ外で結像することとなる。この現象は、光学式１／ａ＋１／ｂ＝１／ｆより、出射面１５ｂにおいて物距離は∞又は０と考えた場合に１／ｂ＝１／ｆが成り立ち、従って出射面側の像距離は（＋）となり、出射面１５ｂの右側に結像することとなる。
　この現象を確認すべく、以下の実験を行った。
（実験装置及び測定器）
　ソーラシミュレータ　：山下電装株式会社製のソーラシミュレータ（ＹＳＳ－１８００ＡＡ）、仕様ＡＡＡ
　基準ソーラセル　　　：４００ｎｍ～１１００ｎｍ用のシリコンセル、校正値＝１４２．６ｍＡ
　デジタルマルチメータ：アジレントテクノロジー株式会社製（３４４０１Ａ）、基準ソーラセルの短絡電流の測定に使用
　照度ムラ測定用照度計：山下電装株式会社製サーモパイル（φ６ｍｍ）式照度計（ＭＩＲ-１０１Ｑ)、ＪＩＳ規格の入射角±１５°以内
　照度変動測定用照度計：ウシオ電機株式会社製照度計（ＵＩＴ-１０１)中心周波数４３６ｎｍ
（減光率）
　基準ソーラセルにて規格１０００Ｗ／ｍ２（＝１ＳＵＮとする）（１４２．６ｍＡ）の照度にセットした。パンチング式減光フィルタによる機械的減光フィルタ１３をセットした際の減光された照度は、１０６Ｗ／ｍ２（約０．１ＳＵＮ）であり、パンチング式減光フィルタによる機械的減光フィルタ１３の後ろに石英光拡散素子による光拡散素子１４を配置した際の減光された照度は、７０．２Ｗ／ｍ２（約０．０７ＳＵＮ）であった。
（実験方法）
　ソーラシミュレータにおけるレンズフードより４００ｍｍ下方の照射面１８に、図７に示すごとき、１８０ｍｍ×１８０ｍｍ（Ａ□）の有効領域１８ａを設定する。この有効領域１８ａのＪＩＳ規格の１７点の測定位置１９（位置１～１７）について、入射角±１５°内の光を遮らない上述の照度ムラ測定用照度計により照度測定（照度ムラ測定）を順次行った。同時に、上述の照度変動測定用照度計２０により、有効領域１８ａの１点の照度を測定し、照度ムラ測定中の光の変動を測定した。
（測定結果）
　機械的減光フィルタ１３及び光拡散素子１４を挿入しない非減光時の測定結果が表１に示されている。測定位置１～１７についての照度ムラ測定用照度計による測定結果が測定照度値Ｅｉ（ｉ＝１～１７）として示されており、その各測定時の照度変動測定用照度計２０による測定結果が変動照度値ｅｉ（ｉ＝１～１７）として示されている。測定位置１における基準の変動照度値ｅ１に関して補償した測定照度値Ｅｉが相対照度値Ｅｉ′（ｉ＝１～１７）として示されている。即ち、相対照度値Ｅｉ′は、Ｅｉ′＝（ｅ１／ｅｉ）×Ｅｉで算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　このようにして求めた１７点の相対照度値Ｅｉ′から面内均一性Ｅｕｎｉを、Ｅｕｎｉ＝（Ｅｉ′ｍａｘ－Ｅｉ′ｍｉｎ）／（Ｅｉ′ｍａｘ＋Ｅｉ′ｍｉｎ）×１００から算出した。ただし、Ｅｉ′ｍａｘは相対照度値Ｅｉ′の最大値、Ｅｉ′ｍｉｎは相対照度値Ｅｉ′の最小値である。得られた面内均一性Ｅｕｎｉは、Ｅｕｎｉ＝１．４６（％）であった。
　次いで、パンチング式減光フィルタによる機械的減光フィルタ１３を挿入した減光時に同様の測定を行った。測定結果が表２に示されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　このようにして求めた１７点の相対照度値Ｅｉ′から、面内均一性Ｅｕｎｉを前述の場合と同様に算出した。得られた面内均一性Ｅｕｎｉは、Ｅｕｎｉ＝４．９３（％）であった。
　次いで、このパンチング式減光フィルタによる機械的減光フィルタ１３の後ろに石英光拡散素子による光拡散素子１４を挿入した減光時に同様の測定を行った。測定結果が表３に示されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　このようにして求めた１７点の相対照度値Ｅｉ′から、面内均一性Ｅｕｎｉを前述の場合と同様に算出した。得られた面内均一性Ｅｕｎｉは、Ｅｕｎｉ＝１．８６（％）であった。
　以上の実験結果より、パンチング式減光フィルタによる機械的減光フィルタ１３をインテグレータ素子１５の手前（光源側）に挿入することにより、面内均一性Ｅｕｎｉが１．４６（％）から４．９３（％）に悪化するが、これはインテグレータ素子１５の前方のパンチング式減光フィルタの像（２次光源像）が発生し、前述した理論通りに、インテグレータ素子１５の出射側に像が結像していることを証明している。機械的減光フィルタ１３の後ろに石英光拡散素子による光拡散素子１４を挿入することにより、面内均一性Ｅｕｎｉが４．９３（％）から１．８６（％）に向上しているが、これはインテグレータ素子１５の出射側の像が取り除かれたことを実証している。
　前述したように、本実施形態によれば均一なスペクトル分布の光が照射面１８に照射されるが、この点を確認すべく、以下の実験を行った。
（実験装置及び測定器）
　ソーラシミュレータ　：山下電装株式会社製のソーラシミュレータ（ＹＳＳ－１８００ＡＡ）、仕様ＡＡＡ
　基準ソーラセル　　　：４００ｎｍ～１１００ｎｍ用のシリコンセル、校正値＝１４２．６ｍＡ
　デジタルマルチメータ：アジレントテクノロジー株式会社製（３４４０１Ａ）、基準ソーラセルの短絡電流の測定に使用
　多目的分光放射計　　：株式会社オプトリサーチ製（ＭＳＲ-７０００)
　照度変動測定用照度計：ウシオ電機株式会社製照度計（ＵＩＴ-１０１)中心周波数４３６ｎｍ
（実験方法）
　ソーラシミュレータにおけるレンズフードより４００ｍｍ下方の照射面１８に、図７に示すごとき、１８０ｍｍ×１８０ｍｍ（Ａ□）の有効領域１８ａを設定する。基準ソーラセルにて規格１０００Ｗ／ｍ２（＝１ＳＵＮとする）（１４２．６ｍＡ）の照度にセットし、有効領域１８ａについて上述の多目的分光放射計によりスペクトル分布を測定した。実際には、有効領域１８ａのＪＩＳ規格の１７点の測定位置１９（位置１～１７）のうちの一部の位置（位置１、５及び１６）についてそれぞれスペクトル分布を測定し、その強度特性とスペクトル合致度とを求めた。なお、減光分については、照度計で測定した減光倍率を測定値に乗算して補正した。
（測定結果）
　機械的減光フィルタ１３及び光拡散素子１４を挿入しない非減光時の測定結果が図８に示されている。非減光時（１ＳＵＮ）においては、位置１、５及び１６のいずれにおいても、ほぼ同じスペクトル強度分布が得られている。一方、パンチング式減光フィルタによる機械的減光フィルタ１３を挿入した減光時の測定結果が図９に示されている。この減光時においては、非減光（１ＳＵＮ）の位置１のスペクトル強度分布に対して、位置５及び１６では、かなり変化したスペクトル強度分布となっている。これに対して、パンチング式減光フィルタによる機械的減光フィルタ１３及び石英光拡散素子による光拡散素子１４を挿入した減光時の測定結果が図１０に示されている。減光時であっても、光拡散素子１４を挿入することにより、位置５及び１６のスペクトル強度分布は、非減光（１ＳＵＮ）の位置１のスペクトル強度分布に近似した特性となっており、機械的減光フィルタ１３の後ろに石英光拡散素子による光拡散素子１４を挿入することにより、スペクトル強度分布が大幅に改善され、各位置で互いにほとんど変化しなくなっている。
　また、スペクトル合致度についても、図１１に示すように、同様の結果が得られている。なお、図１１において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸はスペクトル合致度を表している。ＪＩＳ規格によれば、スペクトル合致度の上限値は１．２５、下限値は０．７５とすることが定められている。機械的減光フィルタ１３及び光拡散素子１４を挿入しない非減光時（１ＳＵＮ）においては、位置１、５及び１６のいずれにおいてもスペクトル合致度は良好である。パンチング式減光フィルタによる機械的減光フィルタ１３を挿入した減光時は、位置５及び１６において、スペクトル合致度が悪化しており、スペクトル分布が変化していることが分かる。パンチング式減光フィルタによる機械的減光フィルタ１３及び石英光拡散素子による光拡散素子１４を挿入した場合は、スペクトル合致度が大幅に向上し、位置１のスペクトル強度分布（１ＳＵＮ）のスペクトル特性に近似していることが分かる。
　このように、面内の均一度に関する減光による面内分布の悪化は、石英光拡散素子による光拡散素子１４を使用することで改善されることが実験により実証できた。一方、スペクトル強度分布についても、石英光拡散素子による光拡散素子１４を使用することにより、スペクトル合致度が大幅に向上している。即ち、本実施形態のごとく光拡散素子１４を使用することによって、面内分布の改善及び部分的色ムラの改善がなされることが、実験により実証された。
　以上説明したように、本実施形態によれば、パンチング式減光フィルタによる機械的減光フィルタ１３を用いることにより、インテグレータ素子１５に入射する光量を減少させることができる。その場合、インテグレータ素子１５の手前に光拡散素子１４を挿入することにより、機械的減光フィルタ１３の通過光を拡散させると共に高次回折光を遮断してインテグレータ素子１５に入射させているので、色ムラの発生や、機械的減光フィルタ１３の貫通孔径のイメージ結像の発生を防止することができる。このように、高次回折光を含まない拡散光がインテグレータ素子１５に入るので、各貫通孔を通過する際の回折により互いに干渉して色ムラが生じたり、貫通孔径のイメージ結像が発生したりすることがなくなる。その結果、面内均一かつ色収差のない平行な光が例えば太陽電池セル表面である照射面１８に照射されることとなる。
　図１２は本発明のソーラシミュレータの他の実施形態における照射光量制御装置部分の構成を概略的に示しており、図１３は図１２の一部を拡大して示している。
　本実施形態ソーラシミュレータにおける照射光量制御装置の機械的減光フィルタを除く構成は、図１に示した実施形態の場合と全く同様である。従って、図１２及び図１３において、図１の実施形態の場合と同じ構成要素については、同じ参照番号を使用し、その説明を省略する。
　図１２及び図１３に示すように、第１の平面反射鏡１２からの反射光が機械的減光フィルタ２３に入射され、機械的減光フィルタ２３の出射光は光拡散素子１４に入射される。光拡散素子１４の出射光はインテグレータ素子１５に入射され、インテグレータ素子１５の出射光は第２の平面反射鏡１６に入射されて反射される。機械的減光フィルタ２３、光拡散素子１４及びインテグレータ素子１５が、本発明の照射光量制御装置を構成している。
　機械的減光フィルタ２３は、光量調整用の単一の可変絞り２３ｃを有する遮光板であり、空間的に光の透過する面積をこの絞りによって調整することにより、出射する光の絶対量を変化させるものである。この機械的減光フィルタ２３は、本実施形態においては、可動の遮光板２３ａ及び２３ｂによってその開口径（絞りの径）が調整される可変絞り２３ｃを設けた絞り式減光フィルタで構成されている。より詳しくは、この絞り式減光フィルタは、縦横が９０ｍｍ×７０ｍｍ、厚さが１～２ｍｍ程度のステンレス鋼板又はアルミニウム板を２分割し、各々にＶ字状の切り欠きを設けた遮光板２３ａ及び２３ｂの切り欠きの離間距離を調整することにより、可変絞り２３ｃの開口径を調整するように構成されている。切り欠きの形状はＶ字状に限定されず、半円形状又はその他の形状であっても良い。
　機械的減光フィルタ２３の可変絞り２３ｃの開口径がインテグレータ素子１５の個々のレンズの径に比較して小さくなってくると、機械的減光フィルタ２３の可変絞り２３ｃの縁部付近で回折光現象が発生し、これにより光源からの白色光がスペクトル的に分離して光の分散が生じる。光拡散素子１４が設けられていない場合、この回折により分離されたスペクトル成分が、インテグレータ素子１５の複眼レンズにスペクトル毎に異なる角度で入射することとなる。複眼レンズ内を導波する光は全反射を繰り返して出射方向に導かれるが、光の波長の相違により複眼レンズに入射する角度が互いに異なると、複眼レンズを出る時の角度が異なることとなり、平行な光を作り出せず色収差が生じてしまう。このように色収差により非平行となった光がインテグレータ素子１５から出射され、これがコリメーションレンズ１７においても平行光に補正されず、結果として、太陽光に近似したスペクトルを照射することができなくなる。
　これに対して、本実施形態のごとく、機械的減光フィルタ２３とインテグレータ素子１５との間に、光を単に拡散するだけではなく高次回折光遮断フィルタとしても機能する光拡散素子１４が設けられることにより、機械的減光フィルタ２３の単一の可変絞り２３ｃの縁部付近で発生する高次回折光により生起される色収差を除去することが可能となる。即ち、光拡散素子１４に空間周波数フィルタの機能を持たせることにより高次回折光を除去し、スペクトル変化を起こさず、均一度及び平行度を安定に保つことが可能となっている。
　次に、本実施形態におけるソーラシミュレータの動作を説明する。
　光源１０から放射された光は、直接的に又は光源反射鏡１１によって反射され、さらに第１の平面反射鏡１２で反射されて、照射光量制御装置における機械的減光フィルタ２３に入射される。機械的減光フィルタ２３に入射された光は、単一の可変絞り２３ｃを透過することによりその一部が遮断されて減光され、光拡散素子１４に入射される。機械的減光フィルタ２３の出射光は、この光拡散素子１４により拡散されてその全スペクトル域に渡って均一に減光が行われる。さらに、機械的減光フィルタ２３の可変絞り２３ｃの縁部付近で回折光現象が発生しても、この光拡散素子１４において高次回折光の遮断が行われるので、その出射光には色収差が生じない。光拡散素子１４の出射光は、インテグレータ素子１５に入射され、その複眼レンズにより多数の光源像が位置ずれして重畳されることにより、均一な光分布が形成される。このようにして形成された面内均一かつ均一なスペクトル分布の光は、第２の平面反射鏡１６によって反射された後、コリメーションレンズ１７において完全な平行光に変換された後、太陽電池セル表面である照射面１８に照射される。
　以上説明したように、本実施形態によれば、絞り式減光フィルタによる機械的減光フィルタ２３を用いることにより、インテグレータ素子１５に入射する光量を減少させることができる。その場合、インテグレータ素子１５の手前に光拡散素子１４を挿入することにより、機械的減光フィルタ２３の通過光を拡散させると共に高次回折光を遮断してインテグレータ素子１５に入射させているので、色ムラの発生や、機械的減光フィルタ２３の絞りの開口径のイメージ結像の発生を防止することができる。このように、高次回折光を含まない拡散光がインテグレータ素子１５に入るので、可変絞り２３ｃを通過する際の回折により互いに干渉して色ムラが生じたり、可変絞り２３ｃのイメージ結像が発生したりすることがなくなる。その結果、面内均一かつ色収差のない平行な光が例えば太陽電池セル表面である照射面１８に照射されることとなる。
　図１４は本発明のソーラシミュレータのさらに他の実施形態における照射光量制御装置部分の構成を概略的に示しており、図１５は図１４の一部を拡大して示している。
　本実施形態ソーラシミュレータにおける照射光量制御装置の機械的減光フィルタを除く構成は、図１に示した実施形態の場合と全く同様である。従って、図１４及び図１５において、図１の実施形態の場合と同じ構成要素については、同じ参照番号を使用し、その説明を省略する。
　図１４及び図１５に示すように、第１の平面反射鏡１２からの反射光が機械的減光フィルタ３３に入射され、機械的減光フィルタ３３の出射光は光拡散素子１４に入射される。光拡散素子１４の出射光はインテグレータ素子１５に入射され、インテグレータ素子１５の出射光は第２の平面反射鏡１６に入射されて反射される。機械的減光フィルタ３３、光拡散素子１４及びインテグレータ素子１５が、本発明の照射光量制御装置を構成している。
　機械的減光フィルタ３３は、光量調整用の単一の貫通孔３３ｂを有する遮光板３３ａであり、空間的に光の透過する面積をこの貫通孔３３ｂの開口径によって設定することにより、出射する光の絶対量を設定するものである。この機械的減光フィルタ３３は、本実施形態においては、固定の貫通孔３３ｂを設けたリング式減光フィルタで構成されている。より詳しくは、このリング式減光フィルタは、縦横が９０ｍｍ×７０ｍｍ、厚さが１～２ｍｍ程度のステンレス鋼板又はアルミニウム板による遮光板３３ａの中央部に単一の貫通孔３３ｂを設けて構成されている。貫通孔３３ｂの形状は円状に限定されず、その他の形状であっても良い。
　機械的減光フィルタ３３の貫通孔３３ｂの開口径がインテグレータ素子１５の個々のレンズの径に比較して小さく設定されていると、機械的減光フィルタ３３の貫通孔３３ｂの縁部付近で回折光現象が発生し、これにより光源からの白色光がスペクトル的に分離して光の分散が生じる。この光拡散素子１４が設けられていない場合、この回折により分離されたスペクトル成分が、インテグレータ素子１５の複眼レンズにスペクトル毎に異なる角度で入射することとなる。複眼レンズ内を導波する光は全反射を繰り返して出射方向に導かれるが、光の波長の相違により複眼レンズに入射する角度が互いに異なると、複眼レンズを出る時の角度が異なることとなり、平行な光を作り出せず色収差が生じてしまう。このように色収差により非平行となった光がインテグレータ素子１５から出射され、これがコリメーションレンズ１７においても平行光に補正されず、結果として、太陽光に近似したスペクトルを照射することができなくなる。
　これに対して、本実施形態のごとく、機械的減光フィルタ３３とインテグレータ素子１５との間に、光を単に拡散するだけではなく高次回折光遮断フィルタとしても機能する光拡散素子１４が設けられることにより、機械的減光フィルタ３３の単一の貫通孔３３ｂの縁部付近で発生する高次回折光により生起される色収差を除去することが可能となる。即ち、光拡散素子１４に空間周波数フィルタの機能を持たせることにより高次回折光を除去し、スペクトル変化を起こさず、均一度及び平行度を安定に保つことが可能となっている。
　本実施形態における機械的減光フィルタ３３及び光拡散素子１４の作用は図１２の実施形態の場合と同様であるため、説明は省略する。
　次に、本実施形態におけるソーラシミュレータの動作を説明する。
　光源１０から放射された光は、直接的に又は光源反射鏡１１によって反射され、さらに第１の平面反射鏡１２で反射されて、照射光量制御装置における機械的減光フィルタ３３に入射される。機械的減光フィルタ３３に入射された光は、単一の貫通孔３３ｂを透過することによりその一部が遮断されて減光され、光拡散素子１４に入射される。機械的減光フィルタ３３の出射光は、この光拡散素子１４により拡散されてその全スペクトル域に渡って均一に減光が行われる。さらに、機械的減光フィルタ３３の貫通孔３３ｂの縁部付近で回折光現象が発生しても、この光拡散素子１４において高次回折光の遮断が行われるので、その出射光には色収差が生じない。光拡散素子１４の出射光は、インテグレータ素子１５に入射され、その複眼レンズにより多数の光源像が位置ずれして重畳されることにより、均一な光分布が形成される。このようにして形成された面内均一かつ均一なスペクトル分布の光は、第２の平面反射鏡１６によって反射された後、コリメーションレンズ１７において完全な平行光に変換された後、太陽電池セル表面である照射面１８に照射される。
　以上説明したように、本実施形態によれば、リング式減光フィルタによる機械的減光フィルタ３３を用いることにより、インテグレータ素子１５に入射する光量を減少させることができる（最大で減光率２０％程度）。その場合、インテグレータ素子１５の手前に光拡散素子１４を挿入することにより、機械的減光フィルタ３３の通過光を拡散させると共に高次回折光を遮断してインテグレータ素子１５に入射させているので、色ムラの発生や、機械的減光フィルタ３３の貫通孔３３ｂの開口径のイメージ結像の発生を防止することができる。このように、高次回折光を含まない拡散光がインテグレータ素子１５に入るので、貫通孔３３ｂを通過する際の回折により互いに干渉して色ムラが生じたり、貫通孔３３ｂのイメージ結像が発生したりすることがなくなる。その結果、面内均一かつ色収差のない平行な光が例えば太陽電池セル表面である照射面１８に照射されることとなる。
　図１６はソーラシミュレータの一例の構成を概略的に示す図である。
　同図において、１０は例えばキセノン放電ランプ等から構成される光源、１１は光源１０の後方及び周囲に配置された例えば楕円又は放物線状の軸断面を有する光源反射鏡、１２は光源１０からの直接光及び光源反射鏡１１による反射光が入射され、これをほぼ垂直方向に反射する、例えばアルミニウム製の第１の平面反射鏡、１５は第１の平面反射鏡１２からの反射光が入射されるインテグレータ素子、１６はインテグレータ素子１５の出射光が入射され、これをほぼ垂直方向に反射する、例えばアルミニウム製の第２の平面反射鏡、４４は第２の平面反射鏡１６からの反射光が入射される低角度光拡散素子、１７は低角度光拡散素子４４の出射光を平行光に変換するコリメーションレンズ、１８はコリメーションレンズ１７の出射光が入射される、例えば太陽電池セル表面である照射面をそれぞれ示している。
　照射面１８に最終的に照射される光の平行度を考慮せずに良い場合、同図に示すように、インテグレータ素子１５とコリメーションレンズ１７との間に低角度光拡散素子４４を配置し、配置距離を変えることで減光率を変えることができ、さらに、低角度光拡散素子４４の拡散率を設定することによって減光率を調整することができる。
　以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
　本発明は、太陽電池パネルの光電変換特性の測定及び劣化特性試験を行うための疑似太陽光発生のみならず、その他の、特に照射光のスペクトル分布及び面内均一性が変化せず、製造コストが安価であることが要求される照射光量制御装置等の分野に利用することが可能である。
　１０　光源
　１１　光源反射鏡
　１２　第１の平面反射鏡
　１３、２３、３３　機械的減光フィルタ
　１３ａ、２３ａ、２３ｂ、３３ａ　遮光板
　１３ｂ、３３ｂ　貫通孔
　１４　光拡散素子
　１５　インテグレータ素子
　１６　第２の平面反射鏡
　１７　コリメーションレンズ
　１８　照射面
　１８ａ　有効領域
　１９　測定位置
　２０　照度変動測定用照度計
　２１　波長変換フィルタ
　２２　シャッタ
　２３ｃ　可変絞り

Claims (12)

  1. 　光源からの光束の一部を遮断して減光する機械的減光フィルタと、該機械的減光フィルタの光出射側に設けられており光学的に均一な分布の光を作成するインテグレータ素子と、前記機械的減光フィルタ及び前記インテグレータ素子間に挿入されており光拡散機能及び光の高次回折光成分遮断機能を有する光拡散素子とを備えたことを特徴とする照射光量制御装置。
  2. 　前記インテグレータ素子が、複数のレンズにより生成した多数の光源像を位置ずれさせて重畳することにより均一な光分布を作成する複眼レンズ式のインテグレータ素子であることを特徴とする請求項１に記載の照射光量制御装置。
  3. 　前記機械的減光フィルタが、遮光板に複数の貫通孔を設けたパンチング式減光フィルタであることを特徴とする請求項１に記載の照射光量制御装置。
  4. 　前記機械的減光フィルタが、可変絞りを有する絞り式減光フィルタであることを特徴とする請求項１に記載の照射光量制御装置。
  5. 　前記機械的減光フィルタが、遮光板に単一の貫通孔を設けたリング式減光フィルタであることを特徴とする請求項１に記載の照射光量制御装置。
  6. 　前記光拡散素子と前記インテグレータ素子との距離が可変であることを特徴とする請求項１に記載の照射光量制御装置。
  7. 　光源と、
    　該光源の光を反射する反射鏡と、
    　該光源及び該反射鏡からの光束の一部を遮断して減光する機械的減光フィルタ、該機械的減光フィルタの光出射側に設けられており光学的に均一な分布の光を作成するインテグレータ素子、並びに前記機械的減光フィルタ及び前記インテグレータ素子間に挿入されており光拡散機能及び光の高次回折光成分遮断機能を有する光拡散素子を含む照射光量制御装置と、
    　該照射光量制御装置における前記インテグレータ素子の光出射側に設けられており入射光を平行光に変換するコリメータレンズ素子と
    を備えたことを特徴とするソーラシミュレータ。
  8. 　前記インテグレータ素子が、複数のレンズにより生成した多数の光源像を位置ずれさせて重畳することにより均一な光分布を作成する複眼レンズ式のインテグレータ素子であることを特徴とする請求項７に記載のソーラシミュレータ。
  9. 　前記機械的減光フィルタが、遮光板に複数の貫通孔を設けたパンチング式減光フィルタであることを特徴とする請求項７に記載のソーラシミュレータ。
  10. 　前記機械的減光フィルタが、可変絞りを有する絞り式減光フィルタであることを特徴とする請求項７に記載のソーラシミュレータ。
  11. 　前記機械的減光フィルタが、遮光板に単一の貫通孔を設けたリング式減光フィルタであることを特徴とする請求項７に記載のソーラシミュレータ。
  12. 　前記光拡散素子と前記インテグレータ素子との距離が可変であることを特徴とする請求項７に記載のソーラシミュレータ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10113713B2 (en) 2016-06-15 2018-10-30 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Light irradiation apparatus and optical fiber path used in the light irradiation apparatus
CN111540264A (zh) * 2020-05-23 2020-08-14 王威 一种基于教学演示用的模拟太阳光照流程设备

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6089603B2 (ja) * 2012-11-06 2017-03-08 岩崎電気株式会社 疑似太陽光照射装置
CN104617878A (zh) * 2014-11-28 2015-05-13 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种三结砷化镓电池测试用三谱段太阳模拟器装置
CN105042518A (zh) * 2015-07-13 2015-11-11 中国科学院上海光学精密机械研究所 太阳模拟器光学系统
CN106704898B (zh) * 2015-08-10 2019-11-15 南京理工大学 一种空间结构式太阳模拟器的光路结构
CN105242570A (zh) * 2015-10-12 2016-01-13 哈尔滨工业大学 飞行器对日关系地面仿真模拟装置
CN105737029B (zh) * 2016-03-25 2018-12-07 中国科学院工程热物理研究所 一种太阳模拟器
CN111536461B (zh) * 2020-05-12 2022-02-11 长春理工大学 一种氙灯光源太阳模拟器辐照衰减器的设计方法
CN113175638B (zh) * 2021-05-13 2022-07-22 长春理工大学 一种针对太阳模拟器辐照连续可调的遮光装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006064593A1 (ja) * 2004-12-13 2006-06-22 Harison Toshiba Lighting Corp. 照明装置及び照明システム
JP2010182646A (ja) * 2009-02-09 2010-08-19 Wacom Electric Co Ltd ランプユニットおよび擬似太陽光照射装置
JP2010251387A (ja) * 2009-04-13 2010-11-04 Ji Engineering:Kk ソーラシミュレータ
JP2011180044A (ja) * 2010-03-02 2011-09-15 Iwasaki Electric Co Ltd 光束平行度測定装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3988066A (en) * 1974-01-12 1976-10-26 Canon Kabushiki Kaisha Light exposure apparatus for printing
JP2009145226A (ja) * 2007-12-14 2009-07-02 Fujifilm Corp 撮像素子検査用光源装置及びこれを備えた撮像素子検査装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006064593A1 (ja) * 2004-12-13 2006-06-22 Harison Toshiba Lighting Corp. 照明装置及び照明システム
JP2010182646A (ja) * 2009-02-09 2010-08-19 Wacom Electric Co Ltd ランプユニットおよび擬似太陽光照射装置
JP2010251387A (ja) * 2009-04-13 2010-11-04 Ji Engineering:Kk ソーラシミュレータ
JP2011180044A (ja) * 2010-03-02 2011-09-15 Iwasaki Electric Co Ltd 光束平行度測定装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10113713B2 (en) 2016-06-15 2018-10-30 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Light irradiation apparatus and optical fiber path used in the light irradiation apparatus
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