(57)【要約】【課題】複数の光源を選択的に使用可能であり、かつコンパクト化が可能な光照射装置を提供すること。【解決手段】発光部が仮想円上に分散配置された各光源(11-14)と、各発光部が仮想円上を移動可能に各光源を支持する支持体(10)と、対称配置された第１及び第２の反射ミラー(21,22)と、第１及び第２の反射ミラーのそれぞれよりも支持体に近い位置に配置された第３の反射ミラー(23)と、第３の反射ミラーと対向する位置に対象物(2)を保持するための保持手段(24)と、を備える光照射装置であり、所定の出射点から第１の反射ミラー、第３の反射ミラー及び保持手段へ渡って第１の光路が設定され、所定の出射点から、第２の反射ミラー、第３の反射ミラー及び保持手段へ渡って第２の光路が設定される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の所定位置にレーザー光を照射するために用いられる光照射装置であって、
各々の発光部が仮想円の円周上に分散して配置された複数の光源と、
前記複数の光源を、それぞれの前記発光部が前記仮想円の円周上を移動可能な状態に支持する支持体と、
前記仮想円の中心と交わるとともに前記複数の光源のそれぞれの主光軸と平行な仮想線を挟んで線対称に配置され、かつ各々が前記仮想線に対して傾けられた第１及び第２の反射ミラーと、
前記仮想線と交差した位置であって前記第１の反射ミラー及び前記第２の反射ミラーのそれぞれよりも前記支持体に近い位置に配置された第３の反射ミラーと、
前記第３の反射ミラーと対向する位置に前記対象物を保持するための保持手段と、
を備え、
前記仮想円の円周上であって前記第１の反射ミラーと対向する位置に設定された第１の出射点から、前記第１の反射ミラー、前記第３の反射ミラー及び前記保持手段へ渡って第１の光路が設定され、
前記仮想円の円周上であって前記第２の反射ミラーと対向する位置に設定された第２の出射点から、前記第２の反射ミラー、前記第３の反射ミラー及び前記保持手段へ渡って第２の光路が設定された、
光照射装置。
【請求項２】
前記支持体は、前記仮想円の中心を支持点として回動自在に構成されている、
請求項１に記載の光照射装置。
【請求項３】
前記支持点を中心に前記支持体を回転させる駆動手段を更に備える、
請求項２に記載の光照射装置。
【請求項４】
前記駆動手段は、前記複数の光源のうち少なくとも１つの前記発光部が前記第１の出射点又は前記第２の出射点に位置するように前記支持体の回転量を制御する、
請求項３に記載の光照射装置。
【請求項５】
前記支持体が平板である、
請求項１乃至４の何れか１項に記載の光照射装置。
【請求項６】
前記平板が矩形状である、
請求項５に記載の光照射装置。
【請求項７】
前記対象物が太陽電池である、請求項１乃至６の何れか１項に記載の光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池等の対象物の特性計測等に行う際に当該対象物の所定位置にレーザー光を照射するために用いられる光照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球環境と化石エネルギーの有限性に関わる課題解決の喫緊性が年々高まる中、太陽エネルギーの直接的利用を原理とし、環境に優しい再生可能エネルギーへの期待は一段と高まっている。その中でも、太陽光発電システムの普及はこの１０年、日本や欧州を中心に年率数１０％で加速している。この急激な普及速度によって、太陽エネルギーを電気エネルギーへ直接変換する結晶型シリコン太陽電池の供給量の制約が顕在化してきた。このため、多くの大学、企業において薄膜型太陽電池の開発が急がれている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記した背景のもと、太陽電池の開発に関わる作業の１つとして、作製した太陽電池の種々の特性を評価するために、太陽電池にレーザー光を照射するための装置（光学系）が必要となる。このような装置を広く普及させるには、装置のコンパクト化が望まれる。その一方で、多様な特性計測に対応可能とするため、複数の光源（例えば、各々レーザー光の波長が異なる光源）を選択的に使用可能としたいという要望もある。また、このような要望は太陽電池の分野に限られるものではなく、光学測定に用いる装置一般においても共通するものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−０６３９４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明は、複数の光源を選択的に使用可能であり、かつコンパクト化が可能な光照射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る光照射装置は、対象物の所定位置にレーザー光を照射するために用いられる光照射装置であって、（ａ）各々の発光部が仮想円の円周上に分散して配置された複数の光源と、（ｂ）前記複数の光源を、それぞれの前記発光部が前記仮想円の円周上を移動可能な状態に支持する支持体と、（ｃ）前記仮想円の中心と交わるとともに前記複数の光源のそれぞれの主光軸と平行な仮想線を挟んで線対称に配置され、かつ各々が前記仮想線に対して傾けられた第１及び第２の反射ミラーと、（ｄ）前記仮想線と交差した位置であって前記第１の反射ミラー及び前記第２の反射ミラーのそれぞれよりも前記支持体に近い位置に配置された第３の反射ミラーと、（ｅ）前記第３の反射ミラーと対向する位置に前記対象物を保持するための保持手段と、を備える。そして、前記仮想円の円周上であって前記第１の反射ミラーと対向する位置に設定された第１の出射点から、前記第１の反射ミラー、前記第３の反射ミラー及び前記保持手段へ渡って第１の光路が設定され、前記仮想円の円周上であって前記第２の反射ミラーと対向する位置に設定された第２の出射点から、前記第２の反射ミラー、前記第３の反射ミラー及び前記保持手段へ渡って第２の光路が設定される。ここで、前記対象物とは、例えば太陽電池（太陽電池セル）である。
【０００７】
本発明によれば、支持体を仮想円の円周に沿って右回り又は左回りの何れかに回転させることにより、各光源の発光点を第１の出射点又は第２の出射点のいずれかに配置し、当該光源から出射するレーザー光を第１の反射ミラー又は第２の反射ミラーと第３の反射ミラーを介して、対象物へ照射することができる。平板の回転量は最大で１／２回転となるが、各光源の配置と第１の出射点及び第２の出射点の位置設定の好適化により平板の回転量を１／４回転〜１／３回転程度とすることも可能である。それにより、少ないスペースでより多くの光源に対応可能であり、かつ平板の回転量が最大でも１／２回転で済むことから各光源への配線の確保も容易となる。したがって、複数の光源を選択的に使用可能であり、かつコンパクト化が可能な光照射装置を提供することが可能となる。
【０００８】
上述した支持体は、例えば前記仮想円の中心を支持点として回動自在に構成することができる。それにより、各光源の発光部が仮想円の円周上を移動可能な状態に支持する構成を容易に実現し得る。
【０００９】
好ましくは、前記支持点を中心に前記支持体を回転させる駆動手段を更に備える。それにより、支持体を手動などの方法によって回転させる場合に比べて操作が容易になる。
【００１０】
更に好ましくは、前記駆動手段は、前記複数の光源のうち少なくとも１つの前記発光部が前記第１の出射点又は前記第２の出射点に位置するように前記支持体の回転量を制御する。それにより、支持体の回転位置をより高精度に位置決めすることが可能となる。
【００１１】
上述した支持体は、例えば平板を用いて実現することが可能である。平板を使用することで省スペース化を実現できる。この効果は、矩形状の平板を用いることでより顕著になる。なお、支持体を円筒状の部材等によって実現してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
図１は、一実施形態の光照射装置の構成を示す模式図である。図２は、光照射装置の一部構成である光源ホルダの正面図である。図１に示すように、本実施形態の光照射装置１は、平板１０、光源１１、１２、１３、１４、平板支持部１５、台座１６、回転制御部１８、レーザードライバー（駆動回路）１９、第１の反射ミラー２１、第２の反射ミラー２２、第３の反射ミラー２３、セルホルダ（保持手段）２４を含んで構成されている。この光照射装置１は、セルホルダ２４によって保持された対象物としての太陽電池セル２の所定位置にレーザー光を照射するために用いられるものである。
【００１４】
平板（支持体）１０は、複数の光源１１、１２、１３、１４を支持する。具体的には、図２に示すように、平板１０は、平板支持部１５に取り付けられており、仮想円Ｃの中心ｍを支持点として回動自在に構成されている。各光源１１、１２、１３、１４は、図３に示すように各々の発光部（図中、黒点で表示）が仮想円Ｃの円周上に位置するようにして、平板１０に取り付けられている。すなわち、平板１０は、各光源１１、１２、１３、１４を各々が仮想円Ｃの円周上を移動可能な状態に支持している。本実施形態における平板１０は、図３に示すように略矩形状である。そして、各光源１１、１２、１３、１４は、それぞれ矩形上の平板１０の四隅に配置されている。
【００１５】
複数の光源１１、１２、１３、１４は、それぞれ、例えば半導体レーザーなどの発光素子を含み、所定波長のレーザー光を出力する。上記のように各光源１１、１２、１３、１４は平板１０によって支持されており、各々の発光部（図２において黒点で表示）が仮想円Ｃの円周上に分散して配置されている。各光源１１、１２、１３、１４は、それぞれ異なるレーザー光を平板１０の一面側から出力する。例えば、光源１１が白色光源、光源１２が緑色光源、光源１３が青色光源、光源１４が赤色光源である。
【００１６】
平板支持部１５は、上述した平板１０を仮想円Ｃの中心ｍを支持点として回動自在に支持する。また、本実施形態における平板支持部１５は、ステッピングモーター等の駆動力発生手段を内蔵しており、回転制御部１８から供給される駆動信号に基づいて精密な回転角で平板１０の位置制御を行うことが可能である。
【００１７】
台座１６は、支柱１７（図２参照）を介して平板支持部１５と取り付けられており、平板支持部１５及び平板１０を所定の位置（高さ等）に配置する。この台座１６と、支柱１７、平板支持部１５を含んで光源ホルダが構成されている。
【００１８】
回転制御部１８は、平板支持部１５に内蔵された駆動力発生手段に対して駆動信号を供給する。この駆動信号に応じて、図２に示すように平板１０を所望の回転角で回転させることができる。
【００１９】
レーザードライバー（駆動回路）１９は、各光源１１、１２、１３、１４と接続されており、これらの光源に駆動信号を供給する。これにより、各光源のレーザー光の出力状態が制御される。
【００２０】
第１の反射ミラー２１は、平板１０から離間し、かつその反射面を平板１０の一面に対して４５°傾けて配置されている。図１に示すように、第１の反射ミラー２１は、光源１１又は光源１２から出力されたレーザー光を第３の反射ミラー２３の方向へ反射可能に設置されている。第１の反射ミラー２１の配置状態の詳細については更に後述する。
【００２１】
第２の反射ミラー２２は、平板１０から離間し、かつその反射面を平板１０の一面に対して４５°傾けて配置されている。図１に示すように、第２の反射ミラー２２は、光源１３又は光源１４から出力されたレーザー光を第３の反射ミラー２３の方向へ反射可能に設置されている。第２の反射ミラー２２の配置状態の詳細については更に後述する。
【００２２】
第３の反射ミラー２３は、反射面を平板１０の一面と平行にし、かつ当該反射面を平板１０の一面と対向しない方向へ向けて配置されている。図１に示すように、第３の反射ミラー２３は、第１の反射ミラー２１から入射したレーザー光と第２の反射ミラー２２から入射したレーザー光のそれぞれをセルホルダ２４の方向へ反射可能に設置されている。第３の反射ミラー２３の配置状態の詳細については更に後述する。
【００２３】
セルホルダ２４は、対象物としての太陽電池セル２を第３の反射ミラー２３と対向する位置に保持するためのものである。このセルホルダ２４には、太陽電池セル２の電極と接触可能に構成された端子が設けられている。また、セルホルダ２４には、太陽電池セル２の裏面温度を計測するための温度検出手段（例えば熱電対など）が設けられている。また、セルホルダ２４には太陽電池セル２の温度を一定に保つための温度制御手段が備わっていてもよい。
【００２４】
次に、図３に基づいて各反射ミラーの配置状態について詳細に説明する。上記のように平板１０は仮想円の中心ｍを支持点として回動自在に構成されており、この平板１０に各光源１１、１２、１３、１４が取り付けられている。そして、図示のように、第１の反射ミラー２１および第２の反射ミラー２２は、仮想円の中心ｍと交わるとともに各光源１１、１２、１３、１４のそれぞれの主光軸（図中、点線で表示）と平行な仮想線Ｅを挟んで線対称に配置されている。また、第１の反射ミラー２１および第２の反射ミラー２２の各々は、仮想線Ｅに対して４５°傾けられて配置されている。また、第３の反射ミラー２３は、仮想線Ｅと交差した位置であって、第１の反射ミラー２１及び第２の反射ミラー２２のそれぞれよりも平板１０に近い位置に配置されている。第３の反射ミラー２３の反射面は仮想線Ｅと直交しており、かつ平板１０の一面と対向しない側に向けられている。
【００２５】
次に、図４に基づいて各光源の発光部の配置について詳細に説明する。図４において、光源１１、１２、１３、１４の各発光部をそれぞれ発光部１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａとする。これらの発光部１１ａ〜１４ａは、図示のように仮想円Ｃの円周上を移動可能に配置されている。また、仮想円Ｃの円周上にはレーザー光の出射点が２つ設定されている。第１の出射点Ｍ１、第２の出射点Ｍ２である。第１の出射点Ｍ１は、仮想円Ｃの円周上であって、上記した第１の反射ミラー２１と対向する位置に設定されている。第２の出射点Ｍ２は、仮想円Ｃの円周上であって、上記した第２の反射ミラー２２と対向する位置に設定されている。平板１０を適宜回転させることにより、光源１１の発光部１１ａ又は光源１２の発光部１２ａを選択的に第１の出射点Ｍ１に配置することができる。同様に、平板１０を適宜回転させることにより、光源１３の発光部１３ａ又は光源１４の発光部１４ａを選択的に第２の出射点Ｍ２に配置することができる。
【００２６】
本実施形態においては、図示のように仮想円Ｃの中心ｍを通る直線Ｄと仮想円Ｃとの各交点に第１の出射点Ｍ１および第２の出射点Ｍ２がそれぞれ設定されている。発光部１１ａと発光部１２ａとは、第１の出射点Ｍ１を挟んで６０°（＝３０°＋３０°）の角度を有して配置されている。例えば、初期状態として図示のように発光部１１ａを第１の出射点Ｍ１から時計回りに３０°、発光部１２ａを第１の出射点Ｍ１から反時計回りに３０°の位置に配置しておく。それにより、平板１０を反時計回り又は時計回りに３０°回転させるだけで発光部１１ａ又は発光部１２ａを第１の出射点Ｍ１に配置することができる。同様に、発光部１３ａと発光部１４ａとは、第２の出射点Ｍ２を挟んで６０°（＝３０°＋３０°）の角度を有して配置されている。例えば、初期状態として図示のように発光部１３ａを第２の出射点Ｍ２から反時計回りに３０°、発光部１４ａを第２の出射点Ｍ２から時計回りに３０°の位置に配置しておく。それにより、平板１０を時計回り又は反時計回りに３０°回転させるだけで発光部１３ａ又は発光部１４ａを第１の出射点Ｍ２に配置することができる。
【００２７】
上記のように第１の出射点Ｍ１は第１の反射ミラー２１と対向する位置に設定されている。このため、第１の出射点Ｍ１に光源１１の発光部１１ａを配置して当該光源１１からレーザー光を出力させた場合には、当該レーザー光は、第１の反射ミラー２１に入射し（図１の光路Ｌ１参照）、第３の反射ミラー２３の方向へ反射され（図１の光路Ｌ２参照）、更に第３の反射ミラー２３によってセルホルダ２４の方向へ反射される（図１の光路Ｌ３参照）。同様に、第１の出射点Ｍ１に光源１２の発光部１２ａを配置して当該光源１２からレーザー光を出力させた場合にも、当該レーザー光は、第１の反射ミラー２１に入射し（図１の光路Ｌ１参照）、第３の反射ミラー２３の方向へ反射され（図１の光路Ｌ２参照）、更に第３の反射ミラー２３によってセルホルダ２４の方向へ反射される（図１の光路Ｌ３参照）。すなわち、本実施形態の光照射装置１においては、第１の出射点Ｍ１から第１の反射ミラー２１、第３の反射ミラー２３及びセルホルダ２４へ渡って第１の光路が設定されている。
【００２８】
また、上記のように第２の出射点Ｍ２は第２の反射ミラー２２と対向する位置に設定されている。このため、第２の出射点Ｍ２に光源１３の発光部１３ａを配置して当該光源１３からレーザー光を出力させた場合には、当該レーザー光は、第２の反射ミラー２２に入射し（図１の光路Ｌ４参照）、第３の反射ミラー２３の方向へ反射され（図１の光路Ｌ５参照）、更に第３の反射ミラー２３によってセルホルダ２４の方向へ反射される（図１の光路Ｌ３参照）。同様に、第２の出射点Ｍ２に光源１４の発光部１４ａを配置して当該光源１４からレーザー光を出力させた場合にも、当該レーザー光は、第２の反射ミラー２２に入射し（図１の光路Ｌ４参照）、第３の反射ミラー２３の方向へ反射され（図１の光路Ｌ５参照）、更に第３の反射ミラー２３によってセルホルダ２４の方向へ反射される（図１の光路Ｌ３参照）。すなわち、本実施形態の光照射装置１においては、第２の出射点Ｍ２から第２の反射ミラー２２、第３の反射ミラー２３及びセルホルダ２４へ渡って第２の光路が設定されている。
【００２９】
以上のような本実施形態の光照射装置１によれば、平板（支持体）を仮想円の円周に沿って右回り又は左回りの何れかに回転させることにより、各光源の発光点を第１の出射点又は第２の出射点のいずれかに配置し、当該光源から出射するレーザー光を第１の反射ミラー又は第２の反射ミラーと第３の反射ミラーを介して、太陽電池セル（対象物）へ照射することができる。平板の回転量は最大で１／２回転となるが、上記した実施形態において例示したように各光源の配置と第１の出射点及び第２の出射点の位置設定を好適化することにより、平板の回転量をより少なくすることが可能である。それにより、少ないスペースでより多くの光源に対応可能であり、かつ平板の回転量が少なく済むことから各光源への配線の確保も容易となる。したがって、複数の光源を選択的に使用可能であり、かつコンパクト化が可能な光照射装置を提供することが可能となる。
【００３０】
なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。
【００３１】
例えば、上述した実施形態においては支持体としての平板に取り付けられた光源の数は４つであったが、光源の数が２つ以上であれば本発明を適用可能であり、光源の数は４つに限定されない。多くの光源を用いる場合においては本発明を適用したことによる効果がより顕著となる。
【００３２】
また、上述した実施形態においては、光源を支持体としての矩形状の平板の四隅に対称に配置していたが、各光源の発光部が仮想円の円周上に配置されていれば、光源の配置は非対称であってもよい。更に、上述した実施形態では第１の出射点、第２の出射点のそれぞれに対応づけられる光源の数はそれぞれ２つと均等であったがこれも一例に過ぎず、各出射点に対応づけられる光源の数は均等でなくてもよい。
【００３３】
また、上述した実施形態においては、支持体の一例として矩形状（長方形）の平板を示したが、平板の形状はこれに限定されない。円形の平板を用いてもよいし、正方形状の平板を用いてもよい。更に、支持体は、各光源をそれぞれの発光部が仮想円の円周上に位置するように支持し得る限りにおいて、必ずしも平板によって実現されなくてもよい。
【００３４】
また、上述した実施形態においては、支持体としての平板の回転角を回転制御部によって制御していたが、この回転制御部を省略し、手動にて平板を回転させてもよい。
【００３５】
また、上述した実施形態においては、光照射を行う対象物の一例として太陽電池セルを挙げていたが、対象物はこれに限定されるものではない。レーザー光を照射し、それによる物理的な変化等を計測するための装置一般に本発明を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】一実施形態の光照射装置の構成を示す模式図である。
【図２】光照射装置の一部構成である光源ホルダの正面図である。
【図３】各反射ミラーの配置状態について詳細に説明するための図である。
【図４】各光源の発光部の配置について詳細に説明するための図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…光照射装置
２…太陽電池セル（対象物）
１０…平板
１１、１２、１３、１４…光源
１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａ…発光部
１５…平板支持部
１６…台座
１７…支柱
１８…回転制御部
１９…レーザードライバー（駆動回路）
２１…第１の反射ミラー
２２…第２の反射ミラー
２３…第３の反射ミラー
２４…セルホルダ（保持手段）
Ｃ…仮想円
ｍ…仮想円の中心
Ｅ…仮想線
Ｍ１…第１の出射点
Ｍ２…第２の出射点
【図１】
2009302104.tif 000003
【図２】
2009302104.tif 000004
【図３】
2009302104.tif 000005
【図４】
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