(57)【要約】【課題】多様なサイズの対象物に対応可能であり、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】対象物の所定位置に光照射を行うために用いられる光照射装置であって、レーザー光を出力する光源(1)と、前記光源の主光軸上に配置された平凹レンズ(2)と、前記光源の主光軸上であって前記平凹レンズの後段側に配置された平凸レンズ(3)と、前記対象物を前記光源の主光軸上であって前記平凸レンズの後段側に保持するためのホルダ(4)と、を備え、前記平凹レンズは、前記光源側に配置された凹状の曲面と前記平凸レンズ側に配置された平面とを有し、前記平凸レンズは、前記平凹レンズ側に配置された平面と、前記ホルダ側に配置された凸状の曲面と、を有する光照射装置である。【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光照射を行うために用いられる光照射装置であって、
レーザー光を出力する光源と、
前記光源の主光軸上に配置された平凹レンズと、
前記光源の主光軸上であって前記平凹レンズの後段側に配置された平凸レンズと、
前記対象物を前記光源の主光軸上であって前記平凸レンズの後段側に保持するためのホルダと、を備え、
前記平凹レンズは、前記光源側に配置された凹状の曲面と前記平凸レンズ側に配置された平面とを有し、前記平凸レンズは、前記平凹レンズ側に配置された平面と、前記ホルダ側に配置された凸状の曲面とを有する、
光照射装置。
【請求項２】
光学レールと、
前記光学レール上に、前記光源、前記平凹レンズ、前記平凸レンズ及び前記ホルダのそれぞれを設置するための支持手段と、
を更に備える、請求項１に記載の光照射装置。
【請求項３】
前記光学レールに沿って配置された定規を更に備える、請求項１又は２に記載の光照射装置。
【請求項４】
前記光源、前記平凹レンズ、前記平凸レンズ、前記ホルダ、前記光学レール、前記支持手段及び前記定規を、外部から遮光した状態で収容する筐体を更に備える、請求項１に記載の光照射装置。
【請求項５】
前記筐体が金属板を用いて構成された、請求項４に記載の光照射装置。
【請求項６】
前記対象物が太陽電池である、請求項１乃至５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、多様なサイズの太陽電池に対応可能とするため、レーザー光の照射面積（照射スポット）を自在に変化させることも望まれる。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望まれるものである。
【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、多様なサイズの対象物に対応可能であり、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（例えば太陽電池）の所定位置に光照射を行うために用いられる光照射装置であって、（ａ）レーザー光を出力する光源と、（ｂ）前記光源の主光軸上に配置された平凹レンズと、（ｃ）前記光源の主光軸上であって前記平凹レンズの後段側に配置された平凸レンズと、（ｄ）前記対象物を前記光源の主光軸上であって前記平凸レンズの後段側に保持するためのホルダと、を備える。前記平凹レンズは、前記光源側に配置された凹状の曲面と前記平凸レンズ側に配置された平面とを有し、前記平凸レンズは、前記平凹レンズ側に配置された平面と、前記ホルダ側に配置された凸状の曲面とを有する。
【０００７】
上述した光照射装置は、（ｅ）光学レールと、（ｆ）前記光学レール上に、前記光源、前記平凹レンズ、前記平凸レンズ及び前記ホルダのそれぞれを設置するための支持手段と、を更に備えることも好ましい。
【０００８】
また、上述した光照射装置は、前記光学レールに沿って配置された定規を更に備えることも好ましい。
【０００９】
また、上述した光照射装置は、前記光源、前記平凹レンズ、前記平凸レンズ、前記ホルダ、前記光学レール、前記支持手段及び前記定規を、外部から遮光した状態で収容する筐体を更に備えることも好ましい。この筐体は、例えば金属板を用いて構成される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、多様なサイズの対象物に対応可能であり、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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。
【００１２】
図１は、一実施形態の光照射装置の構成を示す模式正面図である。図２は、光照射装置の構成を示す模式上面図である。図３は、光照射装置の底面図である。図４は、光照射装置の側面図である。各図に示した本実施形態の光照射装置は、光源１、平凹レンズ２、平凸レンズ３、ホルダ４、ND/PLフィルター５、ハーフミラー６、光量センサー７、支持手段８、９、１０、１１、１２、光学レール１３、定規（メジャー）１４、筐体１５、支持足部１６を含んで構成されている。この光照射装置は、ホルダ４によって保持された対象物としての太陽電池セル２０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。
【００１３】
光源１は、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。図示のように、光源１は支持手段８によって支持され、光学レール１３上を図示のｘ軸方向に沿って可動自在に配置されている。
【００１４】
平凹レンズ２は、光源１の主光軸上（すなわちレーザー光の進行方向）に配置されている。図示のように、平凹レンズ２は支持手段９によって支持され、光学レール１３上を図示のｘ軸方向に沿って可動自在に配置されている。
【００１５】
平凸レンズ３は、光源１の主光軸上であって平凹レンズ２の後段側に配置されている。図示のように、平凸レンズ３は支持手段１０によって支持され、光学レール１３上を図示のｘ軸方向に沿って可動自在に配置されている。
【００１６】
ホルダ４は、対象物としての太陽電池セル２０を光源１の主光軸上であって平凸レンズの後段側に保持するためのものである。図示のように、ホルダ４は支持手段１１によって支持され、光学レール１３上を図示のｘ軸方向に沿って可動自在に配置されている。このホルダ４には、太陽電池セル２０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、ホルダ４には、太陽電池２０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、ホルダ４には太陽電池セル２０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。
【００１７】
ND/PLフィルター５は、ND（Neutral Density：減光）フィルターとPL（Polarized Light：反射抑制）フィルターを含んで構成されている。NDフィルターはレンズに入光される光量を減衰したい場合に用いる。PLフィルターは光の表面反射を除去したい場合に用いる。図示のように、ND/PLフィルター５は支持手段１２によって支持され、光学レール１３上を図示のｘ軸方向に沿って可動自在に配置されている。
【００１８】
ハーフミラー６は、レーザー光を分岐し、一部成分を光量センサー７へ導く。図示のように、ハーフミラー６は支持手段１６によって支持され、光学レール１３上を図示のｘ軸方向に沿って可動自在に配置されている。
【００１９】
光量センサー７は、ハーフミラー６によって生成されたレーザー光の一部成分を受光し、その光強度に応じた電気信号を出力する。この光量センサー７から出力される電気信号に基づいて、図示しない制御手段により光源１の出力が制御される。すなわち、光量のフィードバック制御が行われる。図示のように、光量センサー７はハーフミラー６とともに支持手段１６によって支持され、光学レール１３上を図示のｘ軸方向に沿って可動自在に配置されている。
【００２０】
光学レール１３は、筐体１５の内部に設けられ、図示のｘ方向に沿って延在している。この光学レール１３には上記した各支持手段８、９、１０、１１、１２、１６が可動自在に取り付けられている。
【００２１】
定規１４は、光学レール１３に沿って配置されている。図示を省略しているがこの定規１４は目盛りを有している。光学レール１３に沿って定規１４を設けておくことにより、各支持手段８、９、１０、１１、１２、１６の位置、換言すれば、光源１、平凹レンズ２、平凸レンズ３、ホルダ４、ＬＤフィルター５、ハーフミラー６及び光量センサー７の各々の位置の設定を容易に把握し、記録することができる。
【００２２】
筐体１５は、光源１、平凹レンズ２、平凸レンズ３、ホルダ４、ND/PLフィルター５、ハーフミラー６、光量センサー７、光学レール１３、支持手段各支持手段８、９、１０、１１、１２、１６及び定規１４を、外部から遮光した状態で収容する。この筐体１５は大部分が金属板を用いて構成される。それにより、遮光（光学的なシールド）と電磁シールド（電磁波からのシールド）とを実現する。図４に示すように、筐体１５は蓋１８および蓋１９を有する。蓋１８、１９を開けることにより、筐体１５に内蔵された各構成の位置調整などを行うことができる。また、これらの蓋１８、１９を閉めることにより、筐体１５の内部が遮光される。
【００２３】
支持足部１７は、図３に示すように筐体１５の底部に設けられている。本実施形態では、６個の支持足部１７が筐体１５の底部に設けられている。筐体１５は図示のように長方形状であり、当該長方形の四隅のそれぞれに１つずつ支持足部１７が配置されている。また、残り２つの支持足部１７は、それぞれ長方形の長辺の中点付近に配置されている。本実施形態の光照射装置は、少なくとも、長方形の長辺の中点付近の２つの支持足部１７と、長方形のいずれかの短辺側の２つの支持足部１７とが載置面に接していれば、姿勢を保つことができるように重量バランスが設計されている。
【００２４】
図５は、平凹レンズ及び平凸レンズの配置状態を詳細に説明するための図である。図示のように、平凹レンズ２は、光源１側に配置された凹状の曲面（凹状面）２ａと平凸レンズ３側に配置された平面２ｂとを有する。また、平凸レンズ３は、平凹レンズ２側に配置された平面３ａとホルダ４側に配置された凸状の曲面（凸状面）３ｂとを有する。そして、両者は平凹レンズ２の平面２ｂと平凸レンズ３の平面３ａとが向かい合わせとなるように配置されている。平凹レンズ２は、出射点１ａから出射し、凹状面２ａから入射したレーザー光を広げる（すなわち、拡散させる）作用を奏する。平凸レンズ３は、平凹レンズ２から出射し、平面３ａから入射したレーザー光を集光する作用を奏する。平凹レンズ２と平凸レンズ３の両者間の距離を適宜設定することにより、ホルダ４に保持された対象物２０上に形成されるレーザー光の照射面積（レーザースポット）の大きさを自在に変化させることができる。具体的には、平凹レンズ２で集光して平凸レンズ３で拡大させる原理であるため、この平凹レンズ２と平凸レンズ３の間の距離を広げればレーザースポットは拡大し、逆に両者間の距離を狭めればレーザースポットは縮小する。また、平凸レンズ３と太陽電池セル２０との間の距離を狭めればレーザースポットは拡大し、逆に両者間の距離を狭めればレーザースポットは縮小する。それにより、多様なサイズの太陽電池セル２０に対応可能であり、かつコンパクト化が可能な光照射装置が得られる。
【００２５】
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。例えば、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】
【００２６】
【図１】一実施形態の光照射装置の構成を示す模式正面図である。
【図２】一実施形態の光照射装置の構成を示す模式上面図である。
【図３】一実施形態の光照射装置の構成を示す模式底面図である。
【図４】一実施形態の光照射装置の構成を示す模式側面図である。
【図５】平凹レンズ及び平凸レンズの配置状態を詳細に説明するための図である。
【符号の説明】
【００２７】
１…光源
２…平凹レンズ
３…平凸レンズ
４…ホルダ
５…ND/PLフィルター
６…ハーフミラー
７…光量センサー
８、９、１０、１１、１２、１６…支持手段
１３…光学レール
１４…定規
１５…筐体
１６…
１７…支持足部
１８、１９…蓋
２０…太陽電池セル（対象物）
【図１】
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【図２】
2009231384.tif 000004
【図３】
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【図４】
2009231384.tif 000006
【図５】
2009231384.tif 000007