(57)【要約】【課題】従来の問題とされていた品質の低下を回避し得るソーラシミュレータを提供すること。【解決手段】ソーラシミュレータ（１）は、太陽光に近似した光を照射するランプ（１１）と、ランプの光の通過を許し、光についての調光を行うための調光円板（３０）と、調光された光を受け入れ、これを平行光にするためのレンズ（１４）と、平行光を受け、これを対象物に向けて反射させるための反射板（１５）とを備えることを特徴とする【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光に近似した光を照射するランプと、
前記ランプの光の通過を許し、該光についての調光を行うための調光円板と、
調光された光を受け入れ、これを平行光にするためのレンズと、
前記平行光を受け、これを対象物に向けて反射させるための反射板とを備える、
ことを特徴とする、ソーラシミュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はソーラシミュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の調光はランプに加える電力や電流を減らして発光量を減らしていた。ランプに加える電力や電流を減らして調光するとスペクトル分布が変わってしまうためソーラシミュレータとしての品質が落ちるという問題がある。同じく、後記特許文献１（特開平１１−１０２６６５）に示すように陽光柱が細くなるためにランプ内の希ガス対流によって、アークゆらぎが大きくなり、光リップルが増えてソーラシミュレータとしての品質が落ちるという問題がある。
【特許文献１】特開平１１−１０２６６５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明目的は、前記した従来の問題である品質の低下を回避し得るソーラシミュレータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（請求項１に記載の発明の特徴）
請求項１に記載の発明は、ソーラシミュレータに係り、太陽光に近似した光を照射するランプと、該ランプの光の通過を許し、該光についての調光を行うための調光板と、調光された光を受け入れ、これを平行光にするためのレンズと、前記平行光を受け、これを対象物に向けて反射させるための反射板とを備えることを特徴とする。
【０００５】
請求項１に記載の発明によれば、ランプから照射された太陽光に近似の光について、これを前記調光板に通して調光、より具体的には光量を調整し、調光された光を前記レンズに通して平行光とすることにより、平行で平均で均一な面照度を持つ光、すなわちスペクトル分布にほとんど変化のない擬似太陽光を得ることができる。この光は、反射板により対象物に向けて反射させることができる。その結果、ソーラシミュレータについて、従来に比べて、品質低下がほとんどないものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の一実施形態について説明する。
【０００７】
ランプ１１は、電気のエネルギーを光に変換するランプである。この例におけるランプ１１は、例えばキセノンのような希ガスと２個の電極１１ｐ，１１ｎを石英ガラスで封入した放電灯を用いている。２個の電極１１ｐ，１１ｎ間に電気のエネルギーを加えると２個の電極１１ｐ，１１ｎ間にアーク放電が発生して、太陽光のスペクトルに近似した光を周囲に放射する。ランプ１１の放射する光量は２個の電極１１ｐ，１１ｎ間に加える電気のエネルギーに比例する。すなわち、電気のエネルギーを多く加えれば光量は増え、電気のエネルギーを絞れば光量は減る。ランプ１１は、後述する集光鏡１２の焦点軸の上に設置されている。
【０００８】
集光鏡１２は、ランプ１１が自らの周囲に放射した光を集光して図１に示すレンズ１４に導く機能を持つ。この例における集光鏡１２は、半球型の外形を持ち、球の内面に光学的反射物質を蒸着したガラスで構成されている。集光鏡１２は、レンズ１４に、集光した放射光１３を照射する位置に設置されている。放射光１３は、ランプ１１が放射して、集光鏡１２が集光した光である。
【０００９】
レンズ１４は、入射する放射光１３を光学的に整えて、後述する反射板１５に導く機能を持つ。光学的に整えるとは具体的に説明すると２つある。放射光１３は、図１に示すように逆円錐の形状で入射角をもってレンズ１４に入射する、この入射角を持った光を平行光に変換することが１つ目の整えである。２つめは、放射光１３は、後述する調光円板３０のスリット３４を通過してレンズ１４に入射する際にスリット３４の形状に変形される。この変形された形状を平均で均一な面照度に整えて反射板１５に導くことである。レンズ１４は、例えばロッドレンズ、フライアイレンズという名称で呼ばれる光学素材で構成されている。
【００１０】
反射板１５は、レンズ１４から放出される平行で平均で均一な面照度を持つ光を図１には図示していない対象物に導く機能を持つ。この例における反射板１５は、平板の外形を持ち、光が照射される面に光学的反射物質を蒸着したガラスで構成されている。
【００１１】
調整光１６は、ランプ１１より放射され、集光鏡１２で集光され、調光円板３０で光量を調光され、シャッター円板４０でシャッターの開閉をされ、レンズ１４で光学的に整えられて、反射板１５で対象物に導かれた光である。
【００１２】
調光円板３０は、放射光１３を減じることによって調光を行う機能を持つ。調光円板３０は、集光鏡１２とレンズ１４の間に存在しており、放射光１３はこれを通過する。放射光１３は円板に刻み込まれたスリット３４の幅の広い、狭いによって、光量を減じられる。この例における調光円板３０は金属の円板にスリット３４を加工した形状を持つ。
【００１３】
調光モータ３１は、調光円板３０を図２のＡＲ１またはＡＲ２方向に回転させる機能を持つ。調光モータ３１は、１ｃｈｉｐＣＰＵ（図示せず）に制御されたモータドライバ（図示せず）より駆動される。調光モータ３１の回転軸には調光円板３０と初期位置検出円板３２が取り付けられており、回転軸の回転により両円板３０，３２は同じ回転角だけ回転を行う。この例における調光モータ３１はパルスモータまたは、ステッピングモータという名称で呼ばれるモータであり、前記１ｃｈｉｐＣＰＵが制御するモータドライバにより加えられた電気信号で定められた回転方向と、定められた回転角に回転する。すなわち、調光モータ３１により調光円板３０と初期位置検出円板３２は、定められた回転方向と、定められた回転角に連動する。
【００１４】
初期位置検出円板３２は、後述する調光センサ３３と協働して、調光モータ３１の回転軸の初期位置を検出する機能を持つ。初期位置検出円板３２は、調光モータ３１の回転軸に取り付けられていて、回転軸の回転に連動する。初期位置検出円板３２には、図３に示すように円板の外周には「切りかけ」が加工されており、この「切りかけ」が、回転によって調光センサ３３を通過することで、調光モータ３１の回転軸の初期位置を検出する。
【００１５】
調光センサ３３は、初期位置検出円板３２と協働して、調光モータ３１の回転軸の初期位置を検出する機能を持つ。この例における調光センサ３３は、凹型の外形を持ち、凹の間を光が通過するか否かをもってON-OFF信号とし、後述する１ｃｈｉｐＣＰＵにそれを通知する。調光センサ３３は、調光モータ３１の回転によって、調光センサ３３の凹の位置に初期位置検出円板３２の外周の「切りかけ」が来ると、それを検出する。
【００１６】
スリット３４は、放射光１３を減じてレンズ１４に導くことによって調光を行う機能を持つ。この例におけるスリット３４は、図２に示すような調光円板３０に加工された穴であり、その形状は円板の回転角度によって穴の幅が増減するものである。すなわち、放射光１３が、スリット３４を通過する際に、どの箇所を通過するかで光量の減じかたが変わる。
【００１７】
シャッター円板４０は、放射光１３を通過、もしくは遮蔽することによってシャッター機能を行う。シャッター円板４０は、集光鏡１２とレンズ１４の間に存在しており、放射光１３はこれを通過する。この例におけるシャッター円板４０は、円周上のレンズ１４と重なる位置に４つの開口部４４が９０度づつの角度を持って加工されている。シャッター円板４０は、シャッターモータ４１の回転軸に取り付けられており、シャッターモータ４１の回転によってレンズ１４と重なる位置に開口部４４を移動する。
【００１８】
シャッターモータ４１は、シャッター円板４０を図２のＡＲ３方向に回転させる機能を持つ。シャッターモータ４１は、前記１ｃｈｉｐＣＰＵに制御されたモータドライバ（図示せず）より駆動される。シャッターモータ４１の回転軸にはシャッター円板４０と初期位置検出円板４２が取り付けられており、回転軸の回転により両円板は同じ回転角だけ回転を行う。この例におけるシャッターモータ４１はパルスモータまたは、ステッピングモータという名称で呼ばれるモータであり、前記１ｃｈｉｐＣＰＵが制御するモータドライバにより加えられた電気信号で定められた回転角に回転する。すなわち、シャッターモータ４１によりシャッター円板４０と初期位置検出円板４２は、定められた回転角に回転する。
【００１９】
初期位置検出円板４２は、後述するシャッターセンサ４３と協働して、シャッターモータ４１の回転軸の初期位置を検出する機能を持つ。初期位置検出円板４２は、シャッターモータ４１の回転軸に取り付けられていて、回転軸の回転に連動する。初期位置検出円板４２には、図３に示すように円板の外周に「切りかけ」が加工されており、この「切りかけ」が、回転によってシャッターセンサ４３を通過することで、シャッターモータ４１の回転軸の初期位置を検出する。
【００２０】
シャッターセンサ４３は、初期位置検出円板４２と協働して、シャッターモータ４１の回転軸の初期位置を検出する機能を持つ。この例におけるシャッターセンサ４３は、凹型の外形を持ち、凹の間を光が通過するか否かをもってON-OFF信号とし、前記１ｃｈｉｐＣＰＵにそれを通知する。シャッターセンサ４３は、シャッターモータ４１の回転によって、シャッターセンサ４３の凹の位置に初期位置検出円板４２の外周の「切りかけ」が来ると、それを検出する。
【００２１】
開口部４４は、放射光１３を通過させレンズ１４に導くことによってシャッター機能を行う。この例における開口部４４は、図２に示すようなシャッター円板４０に加工された９０度ずつ離れた４つの穴であり、その形状は、レンズ１４と同一か、大きい。開口部４４は、シャッター円板４０の回転によって移動し、開口部４４が、レンズ１４に重なればシャッター開となり、重ならなければシャッター閉となる。
【００２２】
前記１ｃｈｉｐＣＰＵは、内部に制御と演算を行うＣＰＵと、記憶を行うＲＯＭ、ＲＡＭと、入出力を行うＩ／Ｏポートを備えた電子部品である。この例における１ｃｈｉｐＣＰＵは、ソーラシミュレータ１を制御するプログラムをＲＯＭに記憶して、ＣＰＵは、そのプログラムを読み出して実行する。その際、ＣＰＵは、ＲＡＭ上に制御や演算のワークエリアを展開する。
【００２３】
ランプドライバ（図示せず）は、ランプ１１を駆動する電子部品である。この例におけるランプ１１は、例えばキセノンのような希ガスと２個の電極１１ｐ，１１ｎを石英ガラスで封入した放電灯である。ランプドライバは、前記１ｃｈｉｐＣＰＵからの点灯命令により放電開始の高電圧を発生してランプ１１が備える２個の電極１１ｐ，１１ｎに加える。そして、放電が開始した後はランプ１１の電気的定格に従った駆動を行うと共に前記１ｃｈｉｐＣＰＵに点灯成功を表す信号を送る。
【００２４】
シャッタースイッチ、ＵＰスイッチ、ＤＯＷＮスイッチ（図示せず）は、利用者がソーラシミュレータ１に指示を行う操作スイッチであり、スイッチを押すと前記１ｃｈｉｐＣＰＵに「スイッチが押された」ことを表す信号を送る。それぞれのスイッチは、シャッターの開閉、光量のＵＰ、光量のＤＯＷＮの意味を持つ。この例におけるそれぞれのスイッチは、押しボタンスイッチである。
【００２５】
前記モータドライバは、調光モータ３１を駆動し、前記モータドライバは、シャッターモータ４１を駆動する電気部品である。前記モータドライバは、前記１ｃｈｉｐＣＰＵの制御によって調光モータ３１、およびシャッターモータ４１を指定した回転方向に、指定した角度だけ駆動する。表示ドライバ（図示せず）は、前記１ｃｈｉｐＣＰＵの制御によって、後述する表示器を駆動する電気部品である。
【００２６】
表示器（図示せず）は、利用者にソーラシミュレータの情報を表示する機能を持つ電気部品である。この例における表示器は７セグメントのＬＥＤ表示器を用いている。表示器は、表示ドライバによって駆動され、利用者に例えば「ランプ運転時間」や「絞り値」などを表示する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】ソーラシミュレータの内部の機械機構と光学機構を示した図である。
【図２】図１のＡ側よりソーラシミュレータの構成を見た図である。
【図３】図１のＢ側よりソーラシミュレータの構成を見た図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  ソーラシミュレータ
１１  ランプ
１１ｐ  陽極
１１ｎ  陰極
１２  集光鏡
１３  放射光
１４  レンズ
１５  反射板
１６  調整光
３０  調光円板
３１  調光モータ
３２  初期位置検出円板
３３  調光センサ
３４  スリット
４０  シャッター円板
４１  シャッターモータ
４２  初期位置検出円板
４３  シャッターセンサ
４４  開口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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