擬似太陽光照射装置
【課題】より広範囲の照射面においてスペクトル合致度が大きく変化しない擬似太陽光を照射することができる擬似太陽光照射装置を実現する。
【解決手段】擬似太陽光照射装置１００では、光結合部材７は、入射面７ａが出射面７ｂよりも大きくなっており、導光板８の入射側面の位置が、開口部８ａと遮光部８ｂとの境界部よりも光結合部材７の入射面７ａに近くなっている。
【解決手段】擬似太陽光照射装置１００では、光結合部材７は、入射面７ａが出射面７ｂよりも大きくなっており、導光板８の入射側面の位置が、開口部８ａと遮光部８ｂとの境界部よりも光結合部材７の入射面７ａに近くなっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、擬似太陽光照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
太陽電池が様々な分野で広く利用されるには、太陽電池の特性、とりわけ、太陽電池の発電量などの出力特性が正確に測定されなければならない。出力特性が正確に測定されなければ、太陽電池の使用に際して様々な不都合が予測されるためである。そのため、太陽電池の検査、測定および実験に利用可能な、高精度の擬似太陽光を大面積に照射できる技術の開発が求められている。
【０００４】
擬似太陽光に求められる主要な要素は、その擬似太陽光のスペクトルが基準太陽光（日本工業規格により制定：ＪＩＳ Ｃ８９４１）に近いこと、および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。
【０００５】
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。この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、太陽電池の発電量などの出力特性を測定するために使用される。
【０００６】
このような擬似太陽光照射装置として、例えば、特許文献１および２に開示された装置が挙げられる。特許文献１に開示された擬似太陽光照射装置は、擬似太陽光の照射範囲よりも小面積の光放射面に光学フィルタが取り付けられている。そして、内部にキセノンランプが設置されたランプハウジングと、該ランプハウジングの光学フィルタに対向する側に設置された反射板とを具備している。特許文献１に開示された擬似太陽光照射装置では、キセノンランプ（光源）の下側（光学フィルタに対向する側）にある反射鏡により、光源からの光をできるだけ多く照射面側に向けて放射するようになっている。そして、光源と光照射面側との間に設けられた光学フィルタにより、照射スペクトルを制御し、光照射面上で擬似太陽光を合成するようになっている。
【０００７】
また、特許文献２に開示された擬似太陽光照射装置（ソーラーシュミレータ）は、ハロゲンランプとキセノンランプという２つの光源を備え、これら光源の出射部に広範囲にわたって光学フィルタが配置された構成である。この光学フィルタで照射光のスペクトルを合わせこむようになっている。また、これら２つの光源はそれぞれ、異なるランプ室に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２８７８５号公報（２００３年０１月２９日公開）
【特許文献２】特開２００２−４８７０４号公報（２００２年０２月１５日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述のような従来技術では、照射領域が広範囲である擬似太陽光照射装置において、照射光のスペクトル合致度が大きく変化してしまうという問題がある。
【００１０】
まず、特許文献１に開示された技術では、光源から光学フィルタ（エアマスフィルタ）を通過して出射した光のスペクトルを擬似太陽光照射装置の照射面で一致させる構成となっている。このような構成では、照射面上のある１つの照射点を通過する光は、異なる角度でエアマスフィルタを通過する複数の光の重ね合わせになる。エアマスフィルタから出射する光のスペクトルは、エアマスフィルタに入射する光の指向性と関連がある。それゆえ、光が異なる角度でエアマスフィルタを通過する場合、エアマスフィルタから出射された光は、様々なスペクトルの光が混じり合い、スペクトル合致度が低い。それゆえ、このような光を装置の照射面でスペクトルを合致させることが困難である。それゆえ、特許文献１の技術では、スペクトル合致度が高い擬似太陽光を照射する擬似太陽光照射装置を実現することが困難である。
【００１１】
また、特許文献２のような、ハロゲンランプとキセノンランプという２つの光源を備えた擬似太陽光照射装置においては、照射面上のある１つの照射点を通過する光が波長域の面でも合致しなくなる。それゆえ、特許文献２の技術では、スペクトルを照射面内で一様にすることが難しく、スペクトル合致度が高い擬似太陽光を照射する擬似太陽光照射装置を実現することがさらに困難になる。
【００１２】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、より広範囲の照射面においてスペクトル合致度が大きく変化しない擬似太陽光を照射することができる擬似太陽光照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の擬似太陽光照射装置は、上記の課題を解決するために、光に指向性を付与して出射する光導入部と、上記光導入部から出射された光を導光する導光板と、上記光導入部と上記導光板との間に配置された光結合部材と、上記導光板に設けられ、上記導光板に入射した上記出射光を上方の照射面に取り出す光取り出し部材と、上記導光板の上方に配置された、光透過領域と該光透過領域を取り囲む遮光部とからなり、照射光の照射領域を制限する開口部材と、を備え、上記光結合部材は、光導入部側の入射面が導光板側の出射面よりも大きくなっており、上記導光板の入射側面の位置が、上記光透過領域と上記遮光部との境界部よりも光結合部材の入射面に近くなっていることを特徴としている。
【００１４】
上記の構成では、光導入部からの光（擬似太陽光）は、指向性が付与されて光結合部材に入射される。光結合部材は、上記光導入部と上記導光板との間に配置されており、光導入部からの出射光を導光板へ光結合するための部材である。光結合部材から光導光板へ入射した光は、光取り出し部材により、導光板の照射面から被照射体に向けて出射される。
【００１５】
導光板の入射側面に斜めに入射する光は、漏れ光となりやすい。入射角度が大きいほど漏れ光になりやすくなる。このように導光板の入射側面に対し斜め方向で入射する光は、上記光導入部からの出射光のうち指向性がずれた不要光である。このような不要光は、スペクトル設計からずれた透過率が付与された光である。このような不要光が導光板内を伝搬し、光取り出し部材によって導光板の照射面から出射された結果、照射面から出射した照射光のスペクトルが所望のスペクトルからずれることになり、スペクトル合致度が低くなってしまう。
【００１６】
ここで、上記の構成によれば、上記光結合部材は、光導入部側の入射面が導光板側の出射面よりも大きくなった構成になっており、光が光結合部材の側面（入射面及び出射面を上面及び下面としたときの側面）で反射して出射した場合、出射角度が入射角度よりも大きくなる。それゆえ、上記不要光は、光結合部材に斜め入射すると、入射角度よりも大きな出射角度で出射することになる。そして、導光板の入射側面に入射して、該入射側面近傍部分で光取り出し部材によって取り出される。
【００１７】
そして、上記の構成によれば、上記開口部材は、上記導光板の上方に配置され、光透過領域と該光透過領域を取り囲む遮光部とからなり、照射光の照射領域を制限する。そして、上記導光板の入射側面の位置が、上記光透過領域と上記遮光部との境界部よりも光結合部材の入射面に近くなっているので、上記入射側面近傍部分で光取り出し部材によって取り出された上記不要光由来の照射光が上記遮光部によって被照射体に到達しなくなる。
【００１８】
その結果、上記の構成によれば、照射される擬似太陽光のスペクトル合致度の低下を防ぐことができる。よって、上記の構成によれば、より広範囲の照射面においてスペクトル合致度が大きく変化しない擬似太陽光を照射することができる擬似太陽光照射装置を実現することができる。
【００１９】
なお、本発明の擬似太陽光照射装置は、上記光導入部からの出射光のうち指向性がずれた不要光を導光板の入射側面の近傍位置に当て外部へ出射させる光結合部材と、外部へ出射した上記不要光を遮光する枠状の遮光部及び該遮光部により囲まれた光透過領域を有する開口部材と、を備えた構成であるともいえる。
【００２０】
また、本発明の擬似太陽光照射装置では、上記光結合部材は、上記導光板の厚さ方向に互いに対向するテーパ状の面を有し、上記光結合部材の入射面における上記厚さ方向の大きさは、上記光結合部材の出射面における上記厚さ方向の大きさの２倍以上であり、上記光結合部材の入射面から出射面までの長さは、上記光結合部材の入射面における上記厚さ方向の大きさの３倍以下であることが好ましい。
【００２１】
これにより、上記光導入部からの出射光が光結合部材の側面に複数回衝突して導光板へ入射することを防ぐことができる。それゆえ、光結合部材の側面に複数回当ることで導光板への光の入射角度が必要以上に大きくなることがない。その結果、上記の構成によれば、導光板への光の入射角度の増大に起因する、導光板の入射側面近傍での光の急激な減衰を防止することができる。よって、上記の構成によれば、照射光のスペクトル合致度を制御しやすいという効果がある。
【００２２】
また、本発明の擬似太陽光照射装置では、上記開口部材は、上記遮光部が上記導光板と上記光結合部材との離間部分を覆うように配置されていることが好ましい。
【００２３】
上記導光板と上記光結合部材との離間部分においては、各部材の形状誤差等により、光が種々の方向に放射される。このため、指向性がずれスペクトル制御されていない不要光が被照射体（例えば太陽電池）の方へ放射されるおそれがある。上記の構成によれば、上記開口部材は、上記遮光部が上記導光板と上記光結合部材との離間部分を覆うように配置されているので、指向性がずれスペクトル制御されていない不要光が被照射体（例えば太陽電池）の方へ放射されることを確実に防止することができる。
【００２４】
また、本発明の擬似太陽光照射装置では、上記光結合部材および上記導光板における上記厚さ方向上方の面に接触し、上記導光板と上記光結合部材との離間部分を覆う遮光部材を備えたことが好ましい。
【００２５】
これにより、例えば、上記導光板と上記開口部材との距離が大きい場合に、上記遮光部材により、指向性がずれスペクトル制御されていない不要光が被照射体（例えば太陽電池）の方へ放射されることを確実に防止することができる。
【００２６】
また、本発明の擬似太陽光照射装置では、上記光取り出し部材は、複数設けられており、上記導光板における上記遮光部と重なる領域に設けられた上記光取り出し部材の密度が相対的に高くなっていることが好ましい。
【００２７】
上記の構成によれば、上記光取り出し部材は、複数設けられており、上記導光板における上記遮光部と重なる領域に設けられた上記光取り出し部材の密度が相対的に高くなっているので、光取り出し部材による光取り出し効率は、上記導光板における上記遮光部と重なる領域が相対的に高くになっている。それゆえ、上記の構成によれば、上記入射側面近傍部分での不要光由来の光の取り出し効率が向上し、さらに照射光のスペクトル合致度を向上させることができる。
【００２８】
また、本発明の擬似太陽光照射装置では、上記光取り出し部材は、上記導光板における厚さ方向上方の面に設けられていることが好ましい。
【００２９】
上記の構成によれば、上記光取り出し部材は、上記導光板における厚さ方向上方の面に設けられているので、光取り出し部材が上記導光板における厚さ方向下方の面に設けられている場合に比べ、導光板に入射した光が導光板内部を伝搬する光になりにくくなる。その結果、上記の構成によれば、指向性がずれた不要光をさらに効率的に除去することができる。
【００３０】
また、本発明の擬似太陽光照射装置では、上記光導入部は、光源と、上記光源からの出射光に指向性を付与する光学部材と、上記指向性が付与された上記出射光の発光スペクトルを調整する光学フィルタと、を備えていてもよい。
【００３１】
また、本発明の擬似太陽光照射装置では、上記光導入部は、第１の光を出射する第１の光源と、上記第１の光に指向性を付与する第１の光学部材と、上記指向性が付与された上記第１の光の発光スペクトルを調整する第１の光学フィルタと、上記第１の光とは異なる第２の光を照射する第２の光源と、上記第２の光に指向性を付与する第２の光学部材と、上記指向性が付与された上記第２の光の発光スペクトルを調整する第２の光学フィルタと、上記第１の光学フィルタによりスペクトルが調整された上記第１の光と、上記第２の光学フィルタによりスペクトルが調整された上記第２の光とが入射され、入射した第１の光および第２の光から選択した光を混合して上記光結合部材へ出射する波長選択部材と、を備えていてもよい。
【００３２】
上記の構成によれば、より広範囲の照射面においてスペクトル合致度が大きく変化しない擬似太陽光を照射することができる擬似太陽光照射装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の擬似太陽光照射装置は、以上のように、光に指向性を付与して出射する光導入部と、上記光導入部から出射された光を導光する導光板と、上記光導入部かと上記導光板との間に配置された光結合部材と、上記導光板に設けられ、上記導光板に入射した上記出射光を上方の照射面に取り出す光取り出し部材と、上記導光板の上方に配置された、光透過領域と該光透過領域を取り囲む遮光部とからなり、照射光の照射領域を制限する開口部材と、を備え、上記光結合部材は、光導入部側の入射面が導光板側の出射面よりも大きくなっており、上記導光板の入射側面の位置が、上記光透過領域と上記遮光部との境界部よりも光結合部材の入射面に近くなっている構成である。
【００３４】
それゆえ、より広範囲の照射面においてスペクトル合致度が大きく変化しない擬似太陽光を照射することができる擬似太陽光照射装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】（ａ）は、本発明の実施の一形態に係る擬似太陽光照射装置の要部構成を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に示された擬似太陽光照射装置の光導入部を導光板の照射面（上面）側から見た図であり、（ｃ）は、（ａ）に示された擬似太陽光照射装置の光結合部材を通過する擬似太陽光の光路を模式的に示した上面図である。
【図２】（ａ）は、図１（ａ）に示された擬似太陽光照射装置を上方からみた上面図であり、（ｂ）は、光結合部材と開口部材との位置関係の一例を示した側面図であり、（ｃ）は、光結合部材と開口部材との位置関係の他の例を示した側面図である。
【図３】図１（ａ）に示された擬似太陽光照射装置を大面積照射に適用した一適用例を示した上面図である。
【図４】変形例１としての擬似太陽光照射装置の構成を示す側面図である。
【図５】変形例２としての擬似太陽光照射装置の構成を示す側面図である。
【図６】（ａ）は、本発明の実施の他の形態に係る擬似太陽光照射装置の要部構成を示す側面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示された擬似太陽光照射装置の光導入部における一部の構成をｚ方向から見た上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
〔実施の形態１〕
（１）擬似太陽光照射装置１００の構成
以下、本発明の実施の一形態について、図面を参照して詳細に説明する。まず、擬似太陽光を被照射体１８に照射する擬似太陽光照射装置１００について、図１を参照して説明する。図１（ａ）は、本発明の擬似太陽光照射装置１００の概略構成を示す図である。被照射体１８としては、太陽電池パネルまたは太陽電池モジュール（以下、太陽電池と称する）が挙げられる。ここで、擬似太陽光とは、人工光の一種であり、自然光（太陽光）のスペクトルに限りなく近似したスペクトルを有する光である。
【００３７】
図１（ａ）に示されるように、擬似太陽光照射装置１００は、光導入部２０ａ・２０ｂと、導光板８と、光取り出し部（光取り出し部材）９と、プリズムシート１０と、開口部材１５とを備えている。擬似太陽光照射装置１００は、導光板８の上面（照射面）から擬似太陽光（図中矢印）を、被照射体１８に向けて出射する。なお、以下の説明では、導光板８の照射面側を上方、照射面とは反対側（裏側）を下方とする。
【００３８】
光導入部２０ａ・２０ｂは、光源から出射された光のスペクトルを調整することにより擬似太陽光を生成し、生成した擬似太陽光を導光板８に出射する。擬似太陽光照射装置１００では、導光板８の両側面（側端面）にそれぞれ、光導入部２０ａ・２０ｂが配置されている。換言すると、導光板８は、互いに対向して配置される光導入部２０ａ・２０ｂの間に設けられている。そのため、より多くの光量（照度）の擬似太陽光を、導光板８の照射面から出射することができる。ここで、光導入部２０ａ及び光導入部２０ｂが互いに対向する方向（光導入部２０ａ、導光板８、及び光導入部２０ｂが並ぶ方向）をｘ方向とし、導光板８における法線方向をｚ方向とし、ｘ方向及びｚ方向の両方に垂直な方向をｙ方向とする。
【００３９】
なお、光導入部２０ａ・２０ｂは、導光板８の両端面に設ける必要はなく、導光板８の一方の側端面にのみ設けられていてもよい。すなわち、擬似太陽光照射装置１００は、光導入部２０ｂを備えていなくてもよい。
【００４０】
導光板８には、被照射体１８に向けて照射面から擬似太陽光が出射されるように、下方の面に光取り出し部９が設けられている。光取り出し部９は、導光板８の下面に形成されており、光導入部２０ａ・２０ｂから出射された擬似太陽光を、導光板８の照射面に取り出すものである。具体的には、光導入部２０ａ・２０ｂから導光板８に入射した擬似太陽光は、導光板８の内部を伝搬する。このとき、光取り出し部９に当たった擬似太陽光は、導光板８の照射面から出射される。これにより、広い面積の照射面から、均等に分布した擬似太陽光を出射することが可能となる。
【００４１】
なお、光取り出し部９は、例えば、散乱体から形成することができ、これにより、導光板８の内部の擬似太陽光を散乱させて、全反射条件を外れた擬似太陽光が、導光板８の照射面から外部に取り出され、被照射体１８に向けて出射できるようになる。さらに、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。
【００４２】
また、光取り出し部９は、印刷、金型などで形成してもよい。この場合、導光板８の下面に形成するドットの形状、大きさ、ピッチ、間隔などのパターンは、太陽電池Ｂの受光面全域に擬似太陽光が均等に照射されるように、被照射体１８のサイズなど考慮して、適宜設定される。
【００４３】
導光板８の上方の面には、プリズムシート１０が配置されている。このプリズムシート１０は、導光板８側の面にプリズム構造１０ａが形成されており、光の屈折効果で、導光板５の照射面に垂直な光の成分を多く作り出すことができる。そのため、導光板８から被照射体１８に向けて、より効率よく擬似太陽光を照射することができる。
【００４４】
このように、擬似太陽光照射装置１００においては、光取り出し部９により、光導入部２０a・２０ｂから出射された擬似太陽光が導光板８の照射面へ取り出される。さらに、導光板８の上面に配置された光屈折部材としてのプリズムシート１０により、導光板８に対し垂直な方向（ｚ方向）に近くなるように、導光板８から出射された光の照射方向が制御される。
【００４５】
次に、光導入部２０ａ・２０ｂの構成について、図１（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。図１（ｂ）は、光導入部２０ａを導光板８の照射面（上面）側から見た図である。ここで、光導入部２０ａおよび光導入部２０ｂの構成は同一である。そのため、ここでは光導入部２０ａの構成についてのみ説明する。
【００４６】
図１（ａ）・（ｂ）に示されるように、光導入部２０ａは、光源１と、集光部材２と、反射部材１６ａ・１６ｂと、テーパカプラ３と、光学フィルタ４とを備えている。
【００４７】
光源１は、擬似太陽光を生成するために必要なスペクトル分布を有する光を出射する光源である。光源１としては、例えば、キセノンランプ、あるいはハロゲンランプなどが用いられる。また、光源１は、ｙ方向に延びる棒状光源である。しかし、光源１は、棒状光源に限らず、例えば点光源であってもよい。
【００４８】
集光部材２は、光源１から出射された光を集めて、テーパカプラ３に向けて反射させる楕円形状のミラーである。集光部材２は、光源１におけるテーパカプラ３への出射方向以外の部分を包囲するように設けられている。これにより、集光部材２によって、光源１から出射された光のうち、テーパカプラ３に向かわない光を、テーパカプラ３に向けて反射させることができる。光源１がハロゲンランプである場合、集光部材２は、アルミニウムからなり、その楕円状反射面には金の蒸着膜が形成されている。
【００４９】
その結果、光源１から直接出射された光、および集光部材２によって反射された光を、テーパカプラ３の入射面に入射させることが可能となるので、光源１からの出射された光の利用効率を向上せることができる。
【００５０】
反射部材１６ａ・１６ｂは、テーパカプラ３の入射面を包囲して設けられており、光源１から直接出射された光、および集光部材２で反射された光のうち、テーパカプラ３の入射面に入射されなかった光を、集光部材２に向けて反射させる。これにより、テーパカプラ３の入射面に入射されなかった光を、再度、集光部材２に導くことが可能となるので、光源１から出射された光の利用効率をさらに向上せることができる。
【００５１】
テーパカプラ３は、光導入部２０ａに設けられた光学素子である。テーパカプラ３は、光源１と光学フィルタ４との間に設けられている。テーパカプラ３の一方の端部は、光源１と近接して配置され、他方の端部は、光学フィルタ４に近接して配置されている。テーパカプラ３は、ｙ方向に対向する２つの面がテーパ形状に形成されている。そして、入射した光を内部で全反射させることで、光源１から出射した光に所定の指向性を付与することができる。なお、光導入部２０ａ・２０ｂにおける指向性の制御については後述する。
【００５２】
光学フィルタ４は、光源１から出射された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よう調整（透過率を制御）する光学素子である。光学フィルタ４は、テーパカプラ３の出射面に対向して配置され、テーパカプラ３の出射面から出射された光を透過する。光学フィルタ４は、ガラス基板上に光学多層膜を形成したものである。光学フィルタ４は、波長に応じて変化する透過率を有し、透過する光（光源１から出射された光）のスペクトルを、基準太陽光のスペクトルに近似させる。光学フィルタ４は、通常、エアマスフィルタ（スペクトル調整フィルタ）と称される。
【００５３】
具体的には、光学フィルタ４は、光源１に対応するテーパカプラ３の出射面に近接して設けられており、テーパカプラ３から出射される光のスペクトル分布を調整する。これにより、光学フィルタ４によってスペクトル調整された光が、擬似太陽光として光導入部２０ａから出射される。
【００５４】
（２）光導入部における指向性の改善
次に、光導入部２０ａ．２０ｂにおける指向性改善の原理について説明する。
【００５５】
擬似太陽光照射装置１００において、光源１の出射光は、集光部材２によって、放射指向性が制御される。これにより、光源１の出射光は、ｘｙ面の指向性が付与される。集光部材２は、例えば楕円ミラーである。この場合、集光部材２の性質として楕円面の焦点に光が集まり、その集光時の集光角の分だけの指向性が得られることになる。また、擬似太陽光照射装置１００では、反射部材１６ａ・１６ｂが設けられている。そのため、テーパカプラ３に入射せずに導光板８に入射するような指向性が悪い光が除去される。また、テーパカプラ３に入射しなかった光が、反射部材１６ａ・１６ｂによって反射された後、集光部材２で再反射され、テーパカプラ３の入射面に入射することになる。よって、光源１からの出射光が有効に利用されると共に、指向性の高い光を選択的に取り出すことができる。
【００５６】
さらに、光源１から出射された光は、テーパカプラ３によっても放射指向性が制御される。このように指向性が制御された光は、さらにｘｚ面の指向性が付与される。
【００５７】
テーパカプラ３は、図１（ｂ）に示されるように、ｚ方向に対向する２つの面が、テーパ形状（台形形状）になっている。すなわち、テーパカプラ３の入射面から出射面に向かって、テーパカプラ３の幅（断面積）が徐々に増加する。このような構造によって、光源１から出射された光は、テーパカプラ３の側面で複数回反射するうちに、指向性（放射角）が改善される。これにより、指向性が揃った（放射角が制御された）光が、テーパカプラ３の出射面から出射される。
【００５８】
擬似太陽光照射装置１００は、光結合部材７と開口部材１５とを備えたことを特徴とする。光結合部材７は、導光板８と光導入部２０ａ・２０ｂとの間に配置されており、主に入射してくる指向性が悪い光（光学フィルタ４を通過した光のうち指向性が悪い光）を取り除く機能を有する。また、開口部材１５は、開口部１５ａと遮光部１５ｂとからなり、導光板８からの照射光の照射範囲を制限する機能を有する。擬似太陽光照射装置１００では、光結合部材７の機能と開口部材１５の機能とにより、スペクトル合致度が悪い擬似太陽光が被照射体１８（例えば太陽電池）へ照射されるのを防止することができる。その結果、導光板８から被照射体１８へ照射される擬似太陽光のスペクトル合致度を向上させることが可能になる。以下、光結合部材７及び開口部材１５の機能について、詳述する。
【００５９】
（３）光結合部材７の機能
図１（ｃ）は、光結合部材７を通過する擬似太陽光の光路を模式的に示した上面図である。
【００６０】
図１（ａ）及び（ｃ）に示されるように、光結合部材７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７の入射面は、光学フィルタ４に近接して配置されている。光結合部材７は、ｚ方向において対向する１対の面７ｃ・７ｄがテーパ状に傾斜している。すなわち、光結合部材６の入射面から出射面に向かって、光結合部材７の断面積は徐々に減少する。これにより、光学フィルタ４から光結合部材７に入射されたｚ方向に広がった光は、入射面７ａよりｚ方向の幅が狭い出射面７ｂから出射される。光結合部材７の出射面７ｂから出射された光は、導光板８の端面に入射する。
【００６１】
導光板８の端面が光結合部材７の出射面７ｂに対向するように、導光板８は、光結合部材７に近接して配置される。光結合部材７によって入射する光のｚ方向の幅を狭くすることができるので、導光板８のｚ方向の厚さを薄くすることができる。導光板８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。石英ガラスはコストも高いが、光結合部材７を用いると、光の利用効率を高めながら導光板８の厚さを薄くすることができるので、コストを下げることができる。
【００６２】
ここで、光結合部材７は、入射面７ａ（入射端開口部）が出射面７ｂ（出射端開口部）よりもｚ方向（導光板８の厚さ方向）に面積が大きくなった構造になっている。すなわち、光結合部材７の構造は、ｚ方向において、入射面７ａの寸法は、出射面７ｂよりも大きくなっており、ｙ方向においては、入射面７ａ及び出射面７ｂともに寸法が同じになっている。
【００６３】
このような構造とすることで、光結合部材７内部での光の反射回数を適度に制限する。そして、光結合部材７に入射時点で、指向性が悪い光は光結合部材７にて取り除かれることになる。
【００６４】
まず、入射面７ａに対し略垂直に入射する光は、テーパ状の面７ｃまたは面７ｄへの反射回数が０であるか、あるいは１回まで制約された状態で、光結合部材７を通過する。さらに、もともと、指向性が悪い光（例えば入射面に対する入射角度θ１＝３０°）は、光学フィルタ４でスペクトル調整された時点で、指向性が良好な光と比較してスペクトルがずれている。このような入射角度θ１で入射した指向性が悪い光は、図１（ｃ）に示されるように、光結合部材７に入射するとテーパ状の面７ｃで反射する。そして、これにより、出射面７ｂから出射するときには、出射面７ｂに対する出射角度θ２がさらに大きくなる（入射角度θ１＜出射角度θ２）。そして、その出射角度θ２で導光板８に入射する。
【００６５】
具体的には、導光板のｚ方向の厚さが１６ｍｍ、光結合部材７における入射面７ａ（入射開口部）のｚ方向の厚さが３０ｍｍ、ｘ方向の長さが７０ｍｍ、出射面７ｂ（出射開口部）のｚ方向の厚さが１５ｍｍとしている。そして、光結合部材が屈折率１．４５の石英で構成されている場合、入射角度θ１＝３０°で入射した光は、光結合部材７中を伝搬して、光結合部材７のテーパ状の面７ｃで１回反射することで、出射面７ｂから出射角度θ２＝５１°で出射する。そして、この光が導光板８に入射することになる。
【００６６】
導光板８に入射する光のうち、図１（ｃ）に示すような光（出射角度θ２＝５１°）は、導光板８に一旦入射しても、そこから1度の光取り出し部９への衝突することにより全反射条件からずれる。それゆえ、図１（ｃ）に示すような光は、導光板８に入射しても、導光板８から漏れ出る割合が急増する。この結果、光学フィルタ４への入射角度の大きく指向性が悪い光は、光結合部材７内部を伝搬することで、そのままの入射角度で導光板８内部を伝搬する割合が低下する。
【００６７】
この結果、光導入部２０ａ・２０ｂから出射した光のうち、指向性が悪くスペクトルがずれた光（スペクトル合致度低下につながる光）は、導光板８に入射直後、導光板８外部に除かれることになる。よって、導光板８を伝搬する光は、スペクトル合致度の高い光の割合が相対的に増加する。
【００６８】
ここで、光結合部材７は、導光板８の厚さ方向（ｚ方向）に互いに対向するテーパ状の面７ｃ・７ｄを有する。そして、光結合部材７の入射面７ａにおけるｚ方向の大きさは、光結合部材７の出射面７ｂにおけるｚ方向の大きさの２倍以上である。そして、光結合部材７の入射面７ａから出射面７ｂまでの長さは、光結合部材７の入射面７ａにおけるｚ方向の大きさの３倍以下である。
【００６９】
これにより、光導入部２０ａからの出射光が光結合部材７の面７ｃ・７ｄに複数回衝突して導光板８へ入射することを防ぐことができる。それゆえ、光結合部材７の面７ｃ・７ｄに複数回当ることで導光板８への光の入射角度が必要以上に大きくなることがない。その結果、導光板８への光の入射角度の増大に起因する、導光板８の入射側面近傍での光の急激な減衰を防止することができる。よって、照射光のスペクトル合致度を制御しやすいという効果がある。
【００７０】
（４）開口部材１５による導光板８の一部遮光機能
次に、開口部材１５の機能について、図２（ａ）〜（ｃ）を参照して、説明する。図２（ａ）は、擬似太陽光照射装置１００を上方からみた上面図であり、図２（ｂ）は、光結合部材７と開口部材１５との位置関係の一例を示した側面図であり、図２（ｃ）は、光結合部材７と開口部材１５との位置関係の他の例を示した側面図である。
【００７１】
開口部材１５は、導光板８から照射する光の照射領域を規定する部材であり、導光板８の上方に設けられている。開口部材１５は、開口部１５ａ及び遮光部１５ｂからなる。遮光部１５ｂは、開口部１５ａを取り囲む枠状に設けられている。開口部１５ａは、開口部材１５における光透過領域を構成する。この開口部１５ａは、擬似太陽光のスペクトルを維持して透過する機能があればよい。具体的には、開口部１５ａは、擬似太陽光を透過する透明な部材で構成されていてもよい。また、開口部１５ａは、空気であってもよい。すなわち、開口部材１５は、開口部１５ａの領域がくり抜かれた構成であってもよい。擬似太陽光照射装置１００においては、導光板８から照射面から出射した擬似太陽光のうち、開口部８ａを通過した光が被照射体１８に照射されるようになっている。本明細書において、「開口」とは、物理的な開口（穴等）に加え、遮光部分に対して光を透過する部分という意味も含まれる。
【００７２】
図２（ａ）および（ｂ）に示されるように、開口部材１５における遮光部１５ｂは、光結合部材７と導光板８との離間部分（境界部）を覆うように配置されている。また、光結合部材７と導光板８との離間部分（境界部）は、開口部材１５の開口部１５ａのｘ方向端部よりも光結合部材の入射面７ａに近くなっている。遮光部１５ｂは、導光板８の照射面における入射側面近傍の領域を覆うように設けられている。
【００７３】
例えば、出射角度θ２＝５１°といった出射面７ｂに対する出射角度θ２が大きな光（スペクトルが設計よりもずれている光）は、導光板８に入射し伝搬しても、導光板８における入射側面（光結合部材７との対向面）の近傍で漏れ出る。このとき、導光板８の照射面における、光結合部材７の出射光の入射側面近傍の領域を覆うように遮光部１５ｂが配置されているので、漏れ出た光は遮光部１５ｂにて遮光される。その結果、出射角度θ２が大きな光（スペクトルが設計よりもずれている光）は、被照射体１８（例えば太陽電池）に向かうことがない。
【００７４】
遮光部１５ｂの端部（遮光部１５ｂと開口部１５ａとの境界部）は、例えば導光板８の入射側面から５０ｍｍ内側へ向かった位置に来るように設定される。この位置は、次の想定から設定される。すなわち、導光板８における入射側面の近傍で漏れ出る光は、内面との反射角度φが４０°近くで、導光板８内部を伝搬している。このため、２回目の光取り出し部９との衝突により十分不要な光が取り除かれることを想定して設定した位置である。
【００７５】
また、擬似太陽光照射装置１００においては、光導入部２０ａ・２０ｂから出射した擬似太陽光は、導光板８内部を伝搬し、光取り出し部９により導光板の照射面から被照射体１８に向けて取り出される。図２（ｃ）に示されるように、光取り出し部９は、遮光部１５ｂの真下の部分（導光板８と遮光部１５ｂとが重複する部分）で密度が相対的に高くなるように形成されることが好ましい。
【００７６】
これにより、導光板８における入射側面近傍において、１回の光取り出し部９との衝突による光取り出し効率が向上する。その結果、導光板８から照射面に照射される光の中から、指向性が悪くスペクトル合致度が低い光を、より効率的に除去することができる。
【００７７】
また、開口部材１５の遮光部１５ｂは、導光板８の照射面における入射側面近傍の領域に加え、光結合部材７と導光板８との離間部分（境界部）を覆うように配置されていることが好ましい。光結合部材７と導光板８との離間部分においては、各部材のエッジ部分での反射光等といった強い迷光が発生する可能性が高い。このため、光結合部材７と導光板８との離間部分から、全くイレギュラーな光路で光が導光板８の照射面に入射するおそれがある。このような迷光を遮光するために、図２（ａ）に示されるように、遮光部１５ｂは、光結合部材７と導光板８との離間部分（境界部）を覆うことが好ましい。
【００７８】
（５）大面積照射時における開口部材１５の機能
擬似太陽光照射装置１００を大面積照射に適用した例について、図３を参照して説明する。図３は、擬似太陽光照射装置１００を大面積照射に適用した一適用例を示した上面図である。
【００７９】
図３に示されるように、擬似太陽光照射装置１００を大面積照射に適用した場合、その装置構成は、図１（ａ）に示される構成のうち開口部材１５を除く基本の単位構成（主要部）がｙ方向に並べられた構成となっている。図３に示された構成では、開口部材１５を除く基本の構成（主要部）が８セット並べられている。ここで、導光板８（一光路）のｙ方向の幅を２２５ｍｍとしており、導光板のｘ方向の全長を１２００ｍｍとすれば、図３のような８列構成では、擬似太陽光を照射できる照射範囲は、最大１１００ｍｍ×１６００ｍｍ程度までとなる。
【００８０】
図３に示す構成では、８個のｙ方向に並列する導光板５０ａ〜５０ｈをそれぞれ挟むように、光導入部５１ａ〜５１ｈ、及び光導入部５２ａ〜５２ｈが互いに対向して配置されている。また、光導入部５１ａ〜５１ｈはそれぞれ、光源５６ａ〜５６ｈを備えている。また、光導入部５２ａ〜５２ｈはそれぞれ、光源５７ａ〜５７ｈを備えている。導光板５０ａ〜５０ｈと光導入部５１ａ〜５１ｈとの間にはそれぞれ、光結合部材５３ａ〜５３ｈが配置されている。また、導光板５０ａ〜５０ｈと光導入部５２ａ〜５２ｈとの間にはそれぞれ、光結合部材５４ａ〜５４ｈが配置されている。
【００８１】
図３に示される構成において、基本の単位構成となる擬似太陽光照射ユニットは、例えば、導光板５０ａと、光源５６ａ・５７ａを備え、該光源５６ａ・５７ａの出射光に指向性を付与するための光導入部５１ａ・５２ａと、光導入部５１ａ・５２ａから出射した光を導光板５０ａへ光結合する光結合部材５３ａ・５４ａとから構成されている。
【００８２】
ここで、開口部材５５は、開口部５５ａ及び開口部５５ａを取り囲む遮光部５５ｂから構成されており、開口部５５ａが導光板５０ａ〜５０ｈをｙ方向にまたがるように配置されている。これにより、いくら照射面積が広くなっても、開口部材５５は、開口部５５ａの周辺にある遮光部５５ｂにて、装置に対して固定可能になる。
【００８３】
また、上述したように、大型の開口部材５５の遮光部５５ｂによって、基本の擬似太陽光照射ユニット８セット分の光結合部材と導光板との離間部分（例えば光結合部材５３ａと導光板５０ａとの離間部分や光結合部材５４ａと導光板５０ａとの離間部分）を覆うことが可能である。このような場合、開口部材５５のｙ方向の長さは、光導入部５１ａ〜５１ｈのｙ方向の幅以上となる。すなわち、開口部材５５は、開口部５５ａの中に導光板５０ａ〜５０ｈが収まるように設けられる。また、遮光部５５ｂは、図３に示されるように、８セット分の光結合部材５３ａ〜５３ｈと導光板５０ａ〜５０ｈとの離間部分、及び光結合部材５４ａ〜５４ｈと導光板５０ａ〜５０ｈとの離間部分を一度に覆うことになる。また、同図に示されるように、開口部材５５は、開口部５５ａの完全に外側で、擬似太陽光照射装置に固定されている。
【００８４】
このようにして設けられた開口部材５５により、大面積照射においても、開口部材５５の機能が有効に作用し、擬似太陽光照射装置の照射光のスペクトル合致度低下を防止することができる。
【００８５】
（６）遮光効果について
次に、図１に示す擬似太陽光照射装置１００の変形例について、説明する。図４は、変形例１としての擬似太陽光照射装置の構成を示す側面図である。
【００８６】
上述したように、光結合部材７と導光板８との離間部分では、光結合部材７の出射面７ｂに対する出射角度θ２が極めて大きくなるため、光結合部材７から導光板８へ入射しない光がある。このような導光板８へ入射しなかった光は、光結合部材７と導光板８との離間部分から漏れた漏れ光となり、予測不可能な光路で被照射体１８に向かって放射されることがある。
【００８７】
そこで、変形例１の擬似太陽光照射装置１００では、開口部材１５の遮光部１５ｂの下方に遮光部材３０が設けられている。この遮光部材３０は、光結合部材７と導光板８との離間部分を覆うとともに、光結合部材７のｚ方向上方の面７ｃ及び導光板８の入射側面近傍の照射面の両方に接触して配置されている。これにより、光結合部材７と導光板８との離間部分からの漏れ光（光結合部材７から導光板８へ入射しなかった光）を遮光することができ、照射光のスペクトル合致度をさらに向上させることができる。
【００８８】
擬似太陽光照射装置１００の構成によっては、プリズムシート１０のような導光板８の真上に設けられた部材と、開口部材１５との間を離間させ空間を設ける必要がある場合がある。このような場合、光結合部材７と導光板８との離間部分からの漏れ光は、遮光部１５ｂにより遮光されにくくなる。ここで、遮光部材３０が設けられていることにより、漏れ光の低減効果が顕著になる。
【００８９】
具体的には、プリズムシート１０と開口部材１５とが離間した構成では、プリズムシート１０と開口部材１５との間の空間に別途スペクトル調整部材等を配置できるという利点がある。さらに、遮光部材３０が設けられていることにより、光結合部材７から導光板８へ入射せずに漏れ光となった光を完全に遮光できるという利点がある。これら２つの利点を両立することができる。
【００９０】
次に、図１に示す擬似太陽光照射装置１００のさらに変形例について、説明する。図５は、変形例２としての擬似太陽光照射装置の構成を示す側面図である。
【００９１】
光取り出し部９は、例えば、微小散乱体の印刷パターンとして形成されていてもよい。この場合、例えば導光板８上に溝やドットを加工することで、微小散乱体の印刷パターンが形成される。微小散乱体の印刷パターンは、厚さが０．１ｍｍ以下である。
【００９２】
よって、光取り出し部９が微小散乱体の印刷パターンとして導光板８に形成されている場合、図５に示されるように、光取り出し部９は、導光板８の上方の照射面に形成されている。
【００９３】
厚さ０．１ｍｍ以下という極めて薄い印刷パターンが光取り出し部９として形成されているので、図６に示されるように、遮光部材３０が印刷パターンに接触しても問題ない。
【００９４】
また、出射面７ｂに対する出射角度θ２が大きな光（スペクトルが設計よりもずれている光）は、導光板８に入射すると、微小散乱体の印刷パターンに衝突することで、導光板８外部へ出る。光取り出し部９が導光板８の上方の照射面に形成されている場合、導光板８外部へ出る光の光量が高くなる。この理由について、以下に説明する。
【００９５】
まず、導光板８の下方の面に光取り出し部９としての微小散乱体の印刷パターンが形成されている場合（例えば図４の構成）、出射面７ｂに対する出射角度θ２が大きな光は、導光板８に入射し微小散乱体に衝突した後、導光板８内部を斜めに伝搬して、外部へ出ていく。このとき、導光板８内部の光の伝搬距離は、導光板８のｚ方向厚さの２倍程度である。一方、導光板８の上方の照射面に光取り出し部９としての微小散乱体の印刷パターンが形成されている場合（例えば図５の構成）、出射面７ｂに対する出射角度θ２が大きな光は、導光板８に入射し微小散乱体に衝突した直後に、散乱して外部へ出ていく。その結果、開口部材１５が同じ配置である場合を考えると、導光板８の上方の照射面に光取り出し部９としての微小散乱体の印刷パターンが形成されている構成のほうが、相対的にスペクトルが悪くなった光（光結合部材７の入射面７ａに入射角度３０°以上で入射する光）を多く遮光することができる。
【００９６】
〔実施の形態２〕
本発明の擬似太陽光照射装置の他の実施形態について、図６（ａ）及び（ｂ）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、実施形態１にて説明した図面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。
【００９７】
本実施形態の擬似太陽光照射装置１０１は、被照射体に照射される擬似太陽光のスペクトル分布をより実際の太陽光に近いものにするために、スペクトルの異なる２つ光を用いて擬似太陽光を生成する点で、実施形態１の擬似太陽光照射装置１００と異なっている。
【００９８】
（１）擬似太陽光照射装置１０１の構成
まず、本実施形態に係る擬似太陽光照射装置１０１の構成について説明する。図６（ａ）は、本実施形態に係る擬似太陽光照射装置１０１の要部構成を示す側面図である。図６（ａ）に示されるように、擬似太陽光照射装置１０１は、光導入部４０ａ・４０ｂと、光結合部材７と、導光板８と、光取り出し部９と、開口部材１５とを備えている。擬似太陽光照射装置１０１は、実施形態１の擬似太陽光照射装置１００の光導入部２０ａ・２０ｂに代えて、光導入部４０ａ・４０ｂを備えた構成である。そのため、以下では、光導入部４０ａ・４０ｂについて詳細に説明し、その他の部材の説明については省略する。
【００９９】
（２）光導入部
光導入部４０ａ・４０ｂは、２つの光源から出射された光のスペクトルを調整して混合することで擬似太陽光を生成し、生成した擬似太陽光を導光板８に出射するものである。
【０１００】
なお、光導入部４０ａおよび光導入部４０ｂの構成は同一である。そのため、ここでは光導入部４０ａの構成についてのみ説明する。図６（ｂ）は、光導入部４０ａにおける一部の構成をｚ方向から見た上面図である。
【０１０１】
光導入部４０ａは、光源１と、集光部材２と、反射部材１６ａ・１６ｂと、テーパカプラ３と、光学フィルタ４と、光源１１と、集光部材１２と、反射部材１７ａ・１７ｂと、テーパカプラ１３と、光学フィルタ６と、波長選択フィルタ（波長選択部材）５とを備えている。
【０１０２】
すなわち、光導入部４０ａは、実施形態１で説明した光導入部２０ａに、光源１１と、集光部材１２と、反射部材１７ａ・１７ｂと、テーパカプラ１３と、光学フィルタ６と、波長選択フィルタ５とが追加された構成である。光導入部４０ａにおいて、光源１はハロゲンランプであり、光源１１はキセノンランプである。
【０１０３】
光導入部４０ａは、光源１および光源１１からそれぞれ出射された光を、波長選択フィルタ５で選択して、それぞれを混合することで擬似太陽光を生成し、生成した擬似太陽光を出射する。
【０１０４】
具体的には、光源１および光源１１は、擬似太陽光を生成するために必要なスペクトル分布（分光分布）を有する光を出射する。光源１および光源１１から出射された光は、互いに異なるスペクトル分布を有している。光源１は、擬似太陽光に必要な長波長側の光を多く照射する。一方、光源１１は、擬似太陽光に必要な短波長側の光を多く出射する。
【０１０５】
集光部材２は、光源１から出射された光を集めて、テーパカプラ３に向けて反射させるものである。この集光部材２は、光源１のテーパカプラ３への出射方向以外を包囲するように設けられている。これにより、集光部材２によって、光源１から出射された光のうち、テーパカプラ３に向かわない光を、テーパカプラ３に向けて反射させることができる。
【０１０６】
反射部材１６ａ・１６ｂは、テーパカプラ３の入射面を包囲して設けられており、光源１から直接出射された光、または集光部材２で反射された光のうち、テーパカプラ３の入射面に入射されなかった光を、集光部材２に向けて反射させるものである。
【０１０７】
テーパカプラ３は、光源１と光学フィルタ４との間に設けられる。テーパカプラ３の一方の端部は、光源１と近接して配置され、他方の端部は光学フィルタ４に近接して配置されている。
【０１０８】
テーパカプラ３およびテーパカプラ１３は、テーパカプラ３から出射される光（光源１からの光）の出射方向（ｘ方向）と、テーパカプラ１３から出射される光（光源１１からの光）の出射方向（ｚ方向）との成す角が、９０°になるように、それぞれ配置されている。
【０１０９】
光学フィルタ４は、光源１に対応するテーパカプラ３の出射面に近接して設けられている。光学フィルタ４は、テーパカプラ３から出射される光源１の光のスペクトル分布を調整する。同様に、光学フィルタ１４は、光源１１に対応するテーパカプラ１３の出射面に近接して設けられている。光学フィルタ１４は、テーパカプラ１３から出射される光源１１の光のスペクトル分布を調整する。光学フィルタ４・１４によってスペクトルが調整された光は、波長選択フィルタ５にそれぞれ入射する。
【０１１０】
波長選択フィルタ５は、波長選択の機能を有する。つまり、波長選択フィルタ１５は、光源１および光源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生成する。
【０１１１】
具体的には、波長選択フィルタ５は、所定の波長未満（所定波長よりも短波長側）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、波長選択フィルタ５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生成する。
【０１１２】
さらに具体的には、波長選択フィルタ５には、光源１からのハロゲン光および光源１１からのキセノン光が入射する。波長選択フィルタ５は、入射した各光から必要な成分（スペクトル）の光を選択し、その選択した光を混合することにより、擬似太陽光を合成する。
【０１１３】
より詳細には、光源１からのハロゲン光は、擬似太陽光に必要な長波長側の成分を多く含む。一方、光源１１からのキセノン光は、擬似太陽光に必要な短波長側の成分を多く含む。そのため、波長選択フィルタ１５は、６００ｎｍ以上、８００ｎｍ以下の範囲で境界波長が設定されており、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。
【０１１４】
つまり、光源１からのハロゲン光のうち、境界波長以上の光（長波長側の成分の光）のみが、波長選択フィルタ５により透過する。一方、光源１１からのキセノン光のうち、境界波長未満の光（短波長側の成分の光）のみが、波長選択フィルタ５により反射する。
【０１１５】
例えば、光源１１の光を波長７００ｎｍ未満で使用し、７００ｎｍ以上の波長の光を光源１の光で使用するとする。この場合、波長選択フィルタ５の反射と透過の境界波長は、波長７００ｎｍである。つまり、波長選択フィルタ５は、波長７００ｎｍより短波長側の光を反射させ、７００ｎｍ以上の長波長側の光を透過する特性を持っている。
【０１１６】
これにより、擬似太陽光の生成に必要な波長の光が、波長選択フィルタ５により選択される。そして、選択された光が混合され、擬似太陽光として導光板８に入射される。
【０１１７】
なお、波長選択フィルタ５が反射または透過させる光の境界波長は、任意に設定すればよい。また、波長選択フィルタ５は、波長依存性のある鏡やフィルタを用いることができる。例えば、コールドミラー、ホットミラーなどを用いることができる。
【０１１８】
このように、波長選択フィルタ５は、光源１からのハロゲン光に含まれる擬似太陽光の生成に必要な長波長側の光と、光源１１からのキセノン光に含まれる擬似太陽光の生成に必要な短波長側の光とを選択して、擬似太陽光を生成する。この際に、スペクトルが制御されていない光源１の短波長成分の光が除かれ、同様に、スペクトルが制御されていない光源１１の長波長成分の光が除かれることになる。
【０１１９】
このように、擬似太陽光照射装置１０１では、光導入部４０ａが、光源１および光源１１を備え、各光源からのスペクトルが制御された光を混合することで、擬似太陽光を生成する。そのため、実施形態１の擬似太陽光照射装置１００に比べて、実際の太陽光のスペクトルに極めて近いスペクトルを有する擬似太陽光を生成して、被照射体１８に照射することができる。
【０１２０】
なお、擬似太陽光照射装置１０１では、擬似太陽光を得るための光源として、光源１（ハロゲンランプ）および光源１１（キセノンランプ）を用いた。しかしながら、光源の種類および光源の組み合わせはこれらに限定されるものではなく、基準太陽光のスペクトルと近似または同一となるように、任意に選択することができる。
さらに図１の擬似太陽光照射装置１００と同様、波長選択手段で合成された光は、導光板８に導入され、この光を導光板８から、導光板８の外部に取り出すための光取り出し手段９、さらに導光板８から取り出された光の大部分を屈折させて照射体への照射する光を増やすためのプリズムシート１０より構成される。
【０１２１】
擬似太陽光照射装置１０１は、図１の擬似太陽光照射装置１００と同様、光結合部材７と開口部材１５とを備えたことを特徴とする。光結合部材７は、導光板８と光導入部４０ａ・４０ｂとの間に配置されており、主に入射してくる指向性が悪い光（光学フィルタ４・６を通過した光のうち指向性が悪い光）を取り除く機能を有する。また、開口部材１５は、開口部１５ａと遮光部１５ｂとからなり、導光板８からの照射光の照射範囲を制限する機能を有する。擬似太陽光照射装置１０１では、実施形態１で述べたとおり、光結合部材７の機能と開口部材１５の機能とにより、スペクトル合致度が悪い擬似太陽光が被照射体１８（例えば太陽電池）へ照射されるのを防止することができる。その結果、導光板８から被照射体１８へ照射される擬似太陽光のスペクトル合致度を向上させることが可能になる。
【０１２２】
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。
【０１２３】
〔補足〕
なお、本発明に係る擬似太陽光照射装置は、以下のように表現することもできる。
【０１２４】
すなわち、本発明の擬似太陽光照射装置は、光源と、光源の出射光に指向性を付与する光学部材と、上記指向性を付与する光学部材の出射光の透過率を調整する光学フィルタ部、上記光学フィルタ部を出射した光が導入され、かつ光導入側開口部が光出射側開口部より大きくなっている光結合部と、上記光結合部の出射光を導入する導光部材と、上記導光部材に設けられ、かつ上記導光部材から光を照射するための光取り出し部とからなり、上記導光部材上に、上記導光部材からの照射光の照射範囲を制限する開口部材が配置され、上記導光部材と上記光結合部との境界部が、上記開口部材の開口部の導光方向の端よりも上記光結合部の入射端寄りに設けられることを特徴としている。
【０１２５】
また、本発明の擬似太陽光照射装置は、上記光結合部が楔型であり、上記光結合部の光導入側開口部の厚さが、上記光結合部の光出射側開口部の厚さの2倍以上あり、かつ上記光結合部の入射開口部から出射開口部までの長さが上記入射開口部の厚さの３倍以下であることを特徴としている。
【０１２６】
また、本発明の擬似太陽光照射装置は、上記光結合部と上記導光部材との境界部が、上記、光結合部とともに、上記開口部材の開口部に面する側において遮光されていることを特徴としている。
【０１２７】
また、本発明の擬似太陽光照射装置は、上記光取り出し部が、上記開口部材の開口部の直下だけでなく、上記導光部材の表面で、かつ上記開口部材の非開口部の直下にも設けられ、かつ非開口部の直下において光取り出し部の密度を高めたことを特徴としている。
【０１２８】
また、本発明の擬似太陽光照射装置は、上記光取り出し部が、上記導光部材の表面で、かつ上記開口部材が配置された側に形成されたことを特徴としている。
【０１２９】
また、本発明の擬似太陽光照射装置は、上記光源と、上記光源の出射光に指向性を付与する光学部材と、上記指向性を付与する光学部材の出射光の透過率を調整する上記光学フィルタ部とから構成される光導入部が、第１の光導入部、第２の光導入部の２つ設けられた構成であり、かつ、互いの光源部の発光波長が異なり、かつ互いの光学フィルタ部の透過特性が異なり、かつ、上記第１の光導入部と上記第２の光導入部のうち、一方の出射光を透過し、他方の出射光を反射する光選択手段とを有していることを特徴としている。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
本発明は、太陽電池の検査、測定、および実験に好適に利用することができる。また、化粧品、塗料、接着剤、各種材料の退色および耐光試験にも利用することができる。さらに、光触媒の検査および実験、ならびに自然光を必要とするその他の各種実験にも利用することができる。
【符号の説明】
【０１３１】
１、１１ 光源
２、１２ 集光部材（光学部材）
３、１３ テーパカプラ（光学部材）
４、６ 光学フィルタ
５ 波長選択フィルタ（波長選択部材）
７ 光結合部材
７ａ 入射面
７ｂ 出射面
７ｃ 面
７ｄ 面
８ 導光板
９ 光取り出し部（光取り出し部材）
１０ プリズムシート
１５ 開口部材
１５ａ 開口部（光透過領域）
１５ｂ 遮光部
１６ａ、１６ｂ 反射部材（光学部材）
１７ａ、１７ｂ 反射部材（光学部材）
２０ａ、２０ｂ 光導入部
４０ａ、４０ｂ 光導入部
１００、１０１ 擬似太陽光照射装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、擬似太陽光照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
太陽電池が様々な分野で広く利用されるには、太陽電池の特性、とりわけ、太陽電池の発電量などの出力特性が正確に測定されなければならない。出力特性が正確に測定されなければ、太陽電池の使用に際して様々な不都合が予測されるためである。そのため、太陽電池の検査、測定および実験に利用可能な、高精度の擬似太陽光を大面積に照射できる技術の開発が求められている。
【０００４】
擬似太陽光に求められる主要な要素は、その擬似太陽光のスペクトルが基準太陽光（日本工業規格により制定：ＪＩＳ Ｃ８９４１）に近いこと、および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。
【０００５】
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。この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、太陽電池の発電量などの出力特性を測定するために使用される。
【０００６】
このような擬似太陽光照射装置として、例えば、特許文献１および２に開示された装置が挙げられる。特許文献１に開示された擬似太陽光照射装置は、擬似太陽光の照射範囲よりも小面積の光放射面に光学フィルタが取り付けられている。そして、内部にキセノンランプが設置されたランプハウジングと、該ランプハウジングの光学フィルタに対向する側に設置された反射板とを具備している。特許文献１に開示された擬似太陽光照射装置では、キセノンランプ（光源）の下側（光学フィルタに対向する側）にある反射鏡により、光源からの光をできるだけ多く照射面側に向けて放射するようになっている。そして、光源と光照射面側との間に設けられた光学フィルタにより、照射スペクトルを制御し、光照射面上で擬似太陽光を合成するようになっている。
【０００７】
また、特許文献２に開示された擬似太陽光照射装置（ソーラーシュミレータ）は、ハロゲンランプとキセノンランプという２つの光源を備え、これら光源の出射部に広範囲にわたって光学フィルタが配置された構成である。この光学フィルタで照射光のスペクトルを合わせこむようになっている。また、これら２つの光源はそれぞれ、異なるランプ室に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２８７８５号公報（２００３年０１月２９日公開）
【特許文献２】特開２００２−４８７０４号公報（２００２年０２月１５日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述のような従来技術では、照射領域が広範囲である擬似太陽光照射装置において、照射光のスペクトル合致度が大きく変化してしまうという問題がある。
【００１０】
まず、特許文献１に開示された技術では、光源から光学フィルタ（エアマスフィルタ）を通過して出射した光のスペクトルを擬似太陽光照射装置の照射面で一致させる構成となっている。このような構成では、照射面上のある１つの照射点を通過する光は、異なる角度でエアマスフィルタを通過する複数の光の重ね合わせになる。エアマスフィルタから出射する光のスペクトルは、エアマスフィルタに入射する光の指向性と関連がある。それゆえ、光が異なる角度でエアマスフィルタを通過する場合、エアマスフィルタから出射された光は、様々なスペクトルの光が混じり合い、スペクトル合致度が低い。それゆえ、このような光を装置の照射面でスペクトルを合致させることが困難である。それゆえ、特許文献１の技術では、スペクトル合致度が高い擬似太陽光を照射する擬似太陽光照射装置を実現することが困難である。
【００１１】
また、特許文献２のような、ハロゲンランプとキセノンランプという２つの光源を備えた擬似太陽光照射装置においては、照射面上のある１つの照射点を通過する光が波長域の面でも合致しなくなる。それゆえ、特許文献２の技術では、スペクトルを照射面内で一様にすることが難しく、スペクトル合致度が高い擬似太陽光を照射する擬似太陽光照射装置を実現することがさらに困難になる。
【００１２】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、より広範囲の照射面においてスペクトル合致度が大きく変化しない擬似太陽光を照射することができる擬似太陽光照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の擬似太陽光照射装置は、上記の課題を解決するために、光に指向性を付与して出射する光導入部と、上記光導入部から出射された光を導光する導光板と、上記光導入部と上記導光板との間に配置された光結合部材と、上記導光板に設けられ、上記導光板に入射した上記出射光を上方の照射面に取り出す光取り出し部材と、上記導光板の上方に配置された、光透過領域と該光透過領域を取り囲む遮光部とからなり、照射光の照射領域を制限する開口部材と、を備え、上記光結合部材は、光導入部側の入射面が導光板側の出射面よりも大きくなっており、上記導光板の入射側面の位置が、上記光透過領域と上記遮光部との境界部よりも光結合部材の入射面に近くなっていることを特徴としている。
【００１４】
上記の構成では、光導入部からの光（擬似太陽光）は、指向性が付与されて光結合部材に入射される。光結合部材は、上記光導入部と上記導光板との間に配置されており、光導入部からの出射光を導光板へ光結合するための部材である。光結合部材から光導光板へ入射した光は、光取り出し部材により、導光板の照射面から被照射体に向けて出射される。
【００１５】
導光板の入射側面に斜めに入射する光は、漏れ光となりやすい。入射角度が大きいほど漏れ光になりやすくなる。このように導光板の入射側面に対し斜め方向で入射する光は、上記光導入部からの出射光のうち指向性がずれた不要光である。このような不要光は、スペクトル設計からずれた透過率が付与された光である。このような不要光が導光板内を伝搬し、光取り出し部材によって導光板の照射面から出射された結果、照射面から出射した照射光のスペクトルが所望のスペクトルからずれることになり、スペクトル合致度が低くなってしまう。
【００１６】
ここで、上記の構成によれば、上記光結合部材は、光導入部側の入射面が導光板側の出射面よりも大きくなった構成になっており、光が光結合部材の側面（入射面及び出射面を上面及び下面としたときの側面）で反射して出射した場合、出射角度が入射角度よりも大きくなる。それゆえ、上記不要光は、光結合部材に斜め入射すると、入射角度よりも大きな出射角度で出射することになる。そして、導光板の入射側面に入射して、該入射側面近傍部分で光取り出し部材によって取り出される。
【００１７】
そして、上記の構成によれば、上記開口部材は、上記導光板の上方に配置され、光透過領域と該光透過領域を取り囲む遮光部とからなり、照射光の照射領域を制限する。そして、上記導光板の入射側面の位置が、上記光透過領域と上記遮光部との境界部よりも光結合部材の入射面に近くなっているので、上記入射側面近傍部分で光取り出し部材によって取り出された上記不要光由来の照射光が上記遮光部によって被照射体に到達しなくなる。
【００１８】
その結果、上記の構成によれば、照射される擬似太陽光のスペクトル合致度の低下を防ぐことができる。よって、上記の構成によれば、より広範囲の照射面においてスペクトル合致度が大きく変化しない擬似太陽光を照射することができる擬似太陽光照射装置を実現することができる。
【００１９】
なお、本発明の擬似太陽光照射装置は、上記光導入部からの出射光のうち指向性がずれた不要光を導光板の入射側面の近傍位置に当て外部へ出射させる光結合部材と、外部へ出射した上記不要光を遮光する枠状の遮光部及び該遮光部により囲まれた光透過領域を有する開口部材と、を備えた構成であるともいえる。
【００２０】
また、本発明の擬似太陽光照射装置では、上記光結合部材は、上記導光板の厚さ方向に互いに対向するテーパ状の面を有し、上記光結合部材の入射面における上記厚さ方向の大きさは、上記光結合部材の出射面における上記厚さ方向の大きさの２倍以上であり、上記光結合部材の入射面から出射面までの長さは、上記光結合部材の入射面における上記厚さ方向の大きさの３倍以下であることが好ましい。
【００２１】
これにより、上記光導入部からの出射光が光結合部材の側面に複数回衝突して導光板へ入射することを防ぐことができる。それゆえ、光結合部材の側面に複数回当ることで導光板への光の入射角度が必要以上に大きくなることがない。その結果、上記の構成によれば、導光板への光の入射角度の増大に起因する、導光板の入射側面近傍での光の急激な減衰を防止することができる。よって、上記の構成によれば、照射光のスペクトル合致度を制御しやすいという効果がある。
【００２２】
また、本発明の擬似太陽光照射装置では、上記開口部材は、上記遮光部が上記導光板と上記光結合部材との離間部分を覆うように配置されていることが好ましい。
【００２３】
上記導光板と上記光結合部材との離間部分においては、各部材の形状誤差等により、光が種々の方向に放射される。このため、指向性がずれスペクトル制御されていない不要光が被照射体（例えば太陽電池）の方へ放射されるおそれがある。上記の構成によれば、上記開口部材は、上記遮光部が上記導光板と上記光結合部材との離間部分を覆うように配置されているので、指向性がずれスペクトル制御されていない不要光が被照射体（例えば太陽電池）の方へ放射されることを確実に防止することができる。
【００２４】
また、本発明の擬似太陽光照射装置では、上記光結合部材および上記導光板における上記厚さ方向上方の面に接触し、上記導光板と上記光結合部材との離間部分を覆う遮光部材を備えたことが好ましい。
【００２５】
これにより、例えば、上記導光板と上記開口部材との距離が大きい場合に、上記遮光部材により、指向性がずれスペクトル制御されていない不要光が被照射体（例えば太陽電池）の方へ放射されることを確実に防止することができる。
【００２６】
また、本発明の擬似太陽光照射装置では、上記光取り出し部材は、複数設けられており、上記導光板における上記遮光部と重なる領域に設けられた上記光取り出し部材の密度が相対的に高くなっていることが好ましい。
【００２７】
上記の構成によれば、上記光取り出し部材は、複数設けられており、上記導光板における上記遮光部と重なる領域に設けられた上記光取り出し部材の密度が相対的に高くなっているので、光取り出し部材による光取り出し効率は、上記導光板における上記遮光部と重なる領域が相対的に高くになっている。それゆえ、上記の構成によれば、上記入射側面近傍部分での不要光由来の光の取り出し効率が向上し、さらに照射光のスペクトル合致度を向上させることができる。
【００２８】
また、本発明の擬似太陽光照射装置では、上記光取り出し部材は、上記導光板における厚さ方向上方の面に設けられていることが好ましい。
【００２９】
上記の構成によれば、上記光取り出し部材は、上記導光板における厚さ方向上方の面に設けられているので、光取り出し部材が上記導光板における厚さ方向下方の面に設けられている場合に比べ、導光板に入射した光が導光板内部を伝搬する光になりにくくなる。その結果、上記の構成によれば、指向性がずれた不要光をさらに効率的に除去することができる。
【００３０】
また、本発明の擬似太陽光照射装置では、上記光導入部は、光源と、上記光源からの出射光に指向性を付与する光学部材と、上記指向性が付与された上記出射光の発光スペクトルを調整する光学フィルタと、を備えていてもよい。
【００３１】
また、本発明の擬似太陽光照射装置では、上記光導入部は、第１の光を出射する第１の光源と、上記第１の光に指向性を付与する第１の光学部材と、上記指向性が付与された上記第１の光の発光スペクトルを調整する第１の光学フィルタと、上記第１の光とは異なる第２の光を照射する第２の光源と、上記第２の光に指向性を付与する第２の光学部材と、上記指向性が付与された上記第２の光の発光スペクトルを調整する第２の光学フィルタと、上記第１の光学フィルタによりスペクトルが調整された上記第１の光と、上記第２の光学フィルタによりスペクトルが調整された上記第２の光とが入射され、入射した第１の光および第２の光から選択した光を混合して上記光結合部材へ出射する波長選択部材と、を備えていてもよい。
【００３２】
上記の構成によれば、より広範囲の照射面においてスペクトル合致度が大きく変化しない擬似太陽光を照射することができる擬似太陽光照射装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の擬似太陽光照射装置は、以上のように、光に指向性を付与して出射する光導入部と、上記光導入部から出射された光を導光する導光板と、上記光導入部かと上記導光板との間に配置された光結合部材と、上記導光板に設けられ、上記導光板に入射した上記出射光を上方の照射面に取り出す光取り出し部材と、上記導光板の上方に配置された、光透過領域と該光透過領域を取り囲む遮光部とからなり、照射光の照射領域を制限する開口部材と、を備え、上記光結合部材は、光導入部側の入射面が導光板側の出射面よりも大きくなっており、上記導光板の入射側面の位置が、上記光透過領域と上記遮光部との境界部よりも光結合部材の入射面に近くなっている構成である。
【００３４】
それゆえ、より広範囲の照射面においてスペクトル合致度が大きく変化しない擬似太陽光を照射することができる擬似太陽光照射装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】（ａ）は、本発明の実施の一形態に係る擬似太陽光照射装置の要部構成を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に示された擬似太陽光照射装置の光導入部を導光板の照射面（上面）側から見た図であり、（ｃ）は、（ａ）に示された擬似太陽光照射装置の光結合部材を通過する擬似太陽光の光路を模式的に示した上面図である。
【図２】（ａ）は、図１（ａ）に示された擬似太陽光照射装置を上方からみた上面図であり、（ｂ）は、光結合部材と開口部材との位置関係の一例を示した側面図であり、（ｃ）は、光結合部材と開口部材との位置関係の他の例を示した側面図である。
【図３】図１（ａ）に示された擬似太陽光照射装置を大面積照射に適用した一適用例を示した上面図である。
【図４】変形例１としての擬似太陽光照射装置の構成を示す側面図である。
【図５】変形例２としての擬似太陽光照射装置の構成を示す側面図である。
【図６】（ａ）は、本発明の実施の他の形態に係る擬似太陽光照射装置の要部構成を示す側面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示された擬似太陽光照射装置の光導入部における一部の構成をｚ方向から見た上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
〔実施の形態１〕
（１）擬似太陽光照射装置１００の構成
以下、本発明の実施の一形態について、図面を参照して詳細に説明する。まず、擬似太陽光を被照射体１８に照射する擬似太陽光照射装置１００について、図１を参照して説明する。図１（ａ）は、本発明の擬似太陽光照射装置１００の概略構成を示す図である。被照射体１８としては、太陽電池パネルまたは太陽電池モジュール（以下、太陽電池と称する）が挙げられる。ここで、擬似太陽光とは、人工光の一種であり、自然光（太陽光）のスペクトルに限りなく近似したスペクトルを有する光である。
【００３７】
図１（ａ）に示されるように、擬似太陽光照射装置１００は、光導入部２０ａ・２０ｂと、導光板８と、光取り出し部（光取り出し部材）９と、プリズムシート１０と、開口部材１５とを備えている。擬似太陽光照射装置１００は、導光板８の上面（照射面）から擬似太陽光（図中矢印）を、被照射体１８に向けて出射する。なお、以下の説明では、導光板８の照射面側を上方、照射面とは反対側（裏側）を下方とする。
【００３８】
光導入部２０ａ・２０ｂは、光源から出射された光のスペクトルを調整することにより擬似太陽光を生成し、生成した擬似太陽光を導光板８に出射する。擬似太陽光照射装置１００では、導光板８の両側面（側端面）にそれぞれ、光導入部２０ａ・２０ｂが配置されている。換言すると、導光板８は、互いに対向して配置される光導入部２０ａ・２０ｂの間に設けられている。そのため、より多くの光量（照度）の擬似太陽光を、導光板８の照射面から出射することができる。ここで、光導入部２０ａ及び光導入部２０ｂが互いに対向する方向（光導入部２０ａ、導光板８、及び光導入部２０ｂが並ぶ方向）をｘ方向とし、導光板８における法線方向をｚ方向とし、ｘ方向及びｚ方向の両方に垂直な方向をｙ方向とする。
【００３９】
なお、光導入部２０ａ・２０ｂは、導光板８の両端面に設ける必要はなく、導光板８の一方の側端面にのみ設けられていてもよい。すなわち、擬似太陽光照射装置１００は、光導入部２０ｂを備えていなくてもよい。
【００４０】
導光板８には、被照射体１８に向けて照射面から擬似太陽光が出射されるように、下方の面に光取り出し部９が設けられている。光取り出し部９は、導光板８の下面に形成されており、光導入部２０ａ・２０ｂから出射された擬似太陽光を、導光板８の照射面に取り出すものである。具体的には、光導入部２０ａ・２０ｂから導光板８に入射した擬似太陽光は、導光板８の内部を伝搬する。このとき、光取り出し部９に当たった擬似太陽光は、導光板８の照射面から出射される。これにより、広い面積の照射面から、均等に分布した擬似太陽光を出射することが可能となる。
【００４１】
なお、光取り出し部９は、例えば、散乱体から形成することができ、これにより、導光板８の内部の擬似太陽光を散乱させて、全反射条件を外れた擬似太陽光が、導光板８の照射面から外部に取り出され、被照射体１８に向けて出射できるようになる。さらに、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。
【００４２】
また、光取り出し部９は、印刷、金型などで形成してもよい。この場合、導光板８の下面に形成するドットの形状、大きさ、ピッチ、間隔などのパターンは、太陽電池Ｂの受光面全域に擬似太陽光が均等に照射されるように、被照射体１８のサイズなど考慮して、適宜設定される。
【００４３】
導光板８の上方の面には、プリズムシート１０が配置されている。このプリズムシート１０は、導光板８側の面にプリズム構造１０ａが形成されており、光の屈折効果で、導光板５の照射面に垂直な光の成分を多く作り出すことができる。そのため、導光板８から被照射体１８に向けて、より効率よく擬似太陽光を照射することができる。
【００４４】
このように、擬似太陽光照射装置１００においては、光取り出し部９により、光導入部２０a・２０ｂから出射された擬似太陽光が導光板８の照射面へ取り出される。さらに、導光板８の上面に配置された光屈折部材としてのプリズムシート１０により、導光板８に対し垂直な方向（ｚ方向）に近くなるように、導光板８から出射された光の照射方向が制御される。
【００４５】
次に、光導入部２０ａ・２０ｂの構成について、図１（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。図１（ｂ）は、光導入部２０ａを導光板８の照射面（上面）側から見た図である。ここで、光導入部２０ａおよび光導入部２０ｂの構成は同一である。そのため、ここでは光導入部２０ａの構成についてのみ説明する。
【００４６】
図１（ａ）・（ｂ）に示されるように、光導入部２０ａは、光源１と、集光部材２と、反射部材１６ａ・１６ｂと、テーパカプラ３と、光学フィルタ４とを備えている。
【００４７】
光源１は、擬似太陽光を生成するために必要なスペクトル分布を有する光を出射する光源である。光源１としては、例えば、キセノンランプ、あるいはハロゲンランプなどが用いられる。また、光源１は、ｙ方向に延びる棒状光源である。しかし、光源１は、棒状光源に限らず、例えば点光源であってもよい。
【００４８】
集光部材２は、光源１から出射された光を集めて、テーパカプラ３に向けて反射させる楕円形状のミラーである。集光部材２は、光源１におけるテーパカプラ３への出射方向以外の部分を包囲するように設けられている。これにより、集光部材２によって、光源１から出射された光のうち、テーパカプラ３に向かわない光を、テーパカプラ３に向けて反射させることができる。光源１がハロゲンランプである場合、集光部材２は、アルミニウムからなり、その楕円状反射面には金の蒸着膜が形成されている。
【００４９】
その結果、光源１から直接出射された光、および集光部材２によって反射された光を、テーパカプラ３の入射面に入射させることが可能となるので、光源１からの出射された光の利用効率を向上せることができる。
【００５０】
反射部材１６ａ・１６ｂは、テーパカプラ３の入射面を包囲して設けられており、光源１から直接出射された光、および集光部材２で反射された光のうち、テーパカプラ３の入射面に入射されなかった光を、集光部材２に向けて反射させる。これにより、テーパカプラ３の入射面に入射されなかった光を、再度、集光部材２に導くことが可能となるので、光源１から出射された光の利用効率をさらに向上せることができる。
【００５１】
テーパカプラ３は、光導入部２０ａに設けられた光学素子である。テーパカプラ３は、光源１と光学フィルタ４との間に設けられている。テーパカプラ３の一方の端部は、光源１と近接して配置され、他方の端部は、光学フィルタ４に近接して配置されている。テーパカプラ３は、ｙ方向に対向する２つの面がテーパ形状に形成されている。そして、入射した光を内部で全反射させることで、光源１から出射した光に所定の指向性を付与することができる。なお、光導入部２０ａ・２０ｂにおける指向性の制御については後述する。
【００５２】
光学フィルタ４は、光源１から出射された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よう調整（透過率を制御）する光学素子である。光学フィルタ４は、テーパカプラ３の出射面に対向して配置され、テーパカプラ３の出射面から出射された光を透過する。光学フィルタ４は、ガラス基板上に光学多層膜を形成したものである。光学フィルタ４は、波長に応じて変化する透過率を有し、透過する光（光源１から出射された光）のスペクトルを、基準太陽光のスペクトルに近似させる。光学フィルタ４は、通常、エアマスフィルタ（スペクトル調整フィルタ）と称される。
【００５３】
具体的には、光学フィルタ４は、光源１に対応するテーパカプラ３の出射面に近接して設けられており、テーパカプラ３から出射される光のスペクトル分布を調整する。これにより、光学フィルタ４によってスペクトル調整された光が、擬似太陽光として光導入部２０ａから出射される。
【００５４】
（２）光導入部における指向性の改善
次に、光導入部２０ａ．２０ｂにおける指向性改善の原理について説明する。
【００５５】
擬似太陽光照射装置１００において、光源１の出射光は、集光部材２によって、放射指向性が制御される。これにより、光源１の出射光は、ｘｙ面の指向性が付与される。集光部材２は、例えば楕円ミラーである。この場合、集光部材２の性質として楕円面の焦点に光が集まり、その集光時の集光角の分だけの指向性が得られることになる。また、擬似太陽光照射装置１００では、反射部材１６ａ・１６ｂが設けられている。そのため、テーパカプラ３に入射せずに導光板８に入射するような指向性が悪い光が除去される。また、テーパカプラ３に入射しなかった光が、反射部材１６ａ・１６ｂによって反射された後、集光部材２で再反射され、テーパカプラ３の入射面に入射することになる。よって、光源１からの出射光が有効に利用されると共に、指向性の高い光を選択的に取り出すことができる。
【００５６】
さらに、光源１から出射された光は、テーパカプラ３によっても放射指向性が制御される。このように指向性が制御された光は、さらにｘｚ面の指向性が付与される。
【００５７】
テーパカプラ３は、図１（ｂ）に示されるように、ｚ方向に対向する２つの面が、テーパ形状（台形形状）になっている。すなわち、テーパカプラ３の入射面から出射面に向かって、テーパカプラ３の幅（断面積）が徐々に増加する。このような構造によって、光源１から出射された光は、テーパカプラ３の側面で複数回反射するうちに、指向性（放射角）が改善される。これにより、指向性が揃った（放射角が制御された）光が、テーパカプラ３の出射面から出射される。
【００５８】
擬似太陽光照射装置１００は、光結合部材７と開口部材１５とを備えたことを特徴とする。光結合部材７は、導光板８と光導入部２０ａ・２０ｂとの間に配置されており、主に入射してくる指向性が悪い光（光学フィルタ４を通過した光のうち指向性が悪い光）を取り除く機能を有する。また、開口部材１５は、開口部１５ａと遮光部１５ｂとからなり、導光板８からの照射光の照射範囲を制限する機能を有する。擬似太陽光照射装置１００では、光結合部材７の機能と開口部材１５の機能とにより、スペクトル合致度が悪い擬似太陽光が被照射体１８（例えば太陽電池）へ照射されるのを防止することができる。その結果、導光板８から被照射体１８へ照射される擬似太陽光のスペクトル合致度を向上させることが可能になる。以下、光結合部材７及び開口部材１５の機能について、詳述する。
【００５９】
（３）光結合部材７の機能
図１（ｃ）は、光結合部材７を通過する擬似太陽光の光路を模式的に示した上面図である。
【００６０】
図１（ａ）及び（ｃ）に示されるように、光結合部材７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７の入射面は、光学フィルタ４に近接して配置されている。光結合部材７は、ｚ方向において対向する１対の面７ｃ・７ｄがテーパ状に傾斜している。すなわち、光結合部材６の入射面から出射面に向かって、光結合部材７の断面積は徐々に減少する。これにより、光学フィルタ４から光結合部材７に入射されたｚ方向に広がった光は、入射面７ａよりｚ方向の幅が狭い出射面７ｂから出射される。光結合部材７の出射面７ｂから出射された光は、導光板８の端面に入射する。
【００６１】
導光板８の端面が光結合部材７の出射面７ｂに対向するように、導光板８は、光結合部材７に近接して配置される。光結合部材７によって入射する光のｚ方向の幅を狭くすることができるので、導光板８のｚ方向の厚さを薄くすることができる。導光板８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。石英ガラスはコストも高いが、光結合部材７を用いると、光の利用効率を高めながら導光板８の厚さを薄くすることができるので、コストを下げることができる。
【００６２】
ここで、光結合部材７は、入射面７ａ（入射端開口部）が出射面７ｂ（出射端開口部）よりもｚ方向（導光板８の厚さ方向）に面積が大きくなった構造になっている。すなわち、光結合部材７の構造は、ｚ方向において、入射面７ａの寸法は、出射面７ｂよりも大きくなっており、ｙ方向においては、入射面７ａ及び出射面７ｂともに寸法が同じになっている。
【００６３】
このような構造とすることで、光結合部材７内部での光の反射回数を適度に制限する。そして、光結合部材７に入射時点で、指向性が悪い光は光結合部材７にて取り除かれることになる。
【００６４】
まず、入射面７ａに対し略垂直に入射する光は、テーパ状の面７ｃまたは面７ｄへの反射回数が０であるか、あるいは１回まで制約された状態で、光結合部材７を通過する。さらに、もともと、指向性が悪い光（例えば入射面に対する入射角度θ１＝３０°）は、光学フィルタ４でスペクトル調整された時点で、指向性が良好な光と比較してスペクトルがずれている。このような入射角度θ１で入射した指向性が悪い光は、図１（ｃ）に示されるように、光結合部材７に入射するとテーパ状の面７ｃで反射する。そして、これにより、出射面７ｂから出射するときには、出射面７ｂに対する出射角度θ２がさらに大きくなる（入射角度θ１＜出射角度θ２）。そして、その出射角度θ２で導光板８に入射する。
【００６５】
具体的には、導光板のｚ方向の厚さが１６ｍｍ、光結合部材７における入射面７ａ（入射開口部）のｚ方向の厚さが３０ｍｍ、ｘ方向の長さが７０ｍｍ、出射面７ｂ（出射開口部）のｚ方向の厚さが１５ｍｍとしている。そして、光結合部材が屈折率１．４５の石英で構成されている場合、入射角度θ１＝３０°で入射した光は、光結合部材７中を伝搬して、光結合部材７のテーパ状の面７ｃで１回反射することで、出射面７ｂから出射角度θ２＝５１°で出射する。そして、この光が導光板８に入射することになる。
【００６６】
導光板８に入射する光のうち、図１（ｃ）に示すような光（出射角度θ２＝５１°）は、導光板８に一旦入射しても、そこから1度の光取り出し部９への衝突することにより全反射条件からずれる。それゆえ、図１（ｃ）に示すような光は、導光板８に入射しても、導光板８から漏れ出る割合が急増する。この結果、光学フィルタ４への入射角度の大きく指向性が悪い光は、光結合部材７内部を伝搬することで、そのままの入射角度で導光板８内部を伝搬する割合が低下する。
【００６７】
この結果、光導入部２０ａ・２０ｂから出射した光のうち、指向性が悪くスペクトルがずれた光（スペクトル合致度低下につながる光）は、導光板８に入射直後、導光板８外部に除かれることになる。よって、導光板８を伝搬する光は、スペクトル合致度の高い光の割合が相対的に増加する。
【００６８】
ここで、光結合部材７は、導光板８の厚さ方向（ｚ方向）に互いに対向するテーパ状の面７ｃ・７ｄを有する。そして、光結合部材７の入射面７ａにおけるｚ方向の大きさは、光結合部材７の出射面７ｂにおけるｚ方向の大きさの２倍以上である。そして、光結合部材７の入射面７ａから出射面７ｂまでの長さは、光結合部材７の入射面７ａにおけるｚ方向の大きさの３倍以下である。
【００６９】
これにより、光導入部２０ａからの出射光が光結合部材７の面７ｃ・７ｄに複数回衝突して導光板８へ入射することを防ぐことができる。それゆえ、光結合部材７の面７ｃ・７ｄに複数回当ることで導光板８への光の入射角度が必要以上に大きくなることがない。その結果、導光板８への光の入射角度の増大に起因する、導光板８の入射側面近傍での光の急激な減衰を防止することができる。よって、照射光のスペクトル合致度を制御しやすいという効果がある。
【００７０】
（４）開口部材１５による導光板８の一部遮光機能
次に、開口部材１５の機能について、図２（ａ）〜（ｃ）を参照して、説明する。図２（ａ）は、擬似太陽光照射装置１００を上方からみた上面図であり、図２（ｂ）は、光結合部材７と開口部材１５との位置関係の一例を示した側面図であり、図２（ｃ）は、光結合部材７と開口部材１５との位置関係の他の例を示した側面図である。
【００７１】
開口部材１５は、導光板８から照射する光の照射領域を規定する部材であり、導光板８の上方に設けられている。開口部材１５は、開口部１５ａ及び遮光部１５ｂからなる。遮光部１５ｂは、開口部１５ａを取り囲む枠状に設けられている。開口部１５ａは、開口部材１５における光透過領域を構成する。この開口部１５ａは、擬似太陽光のスペクトルを維持して透過する機能があればよい。具体的には、開口部１５ａは、擬似太陽光を透過する透明な部材で構成されていてもよい。また、開口部１５ａは、空気であってもよい。すなわち、開口部材１５は、開口部１５ａの領域がくり抜かれた構成であってもよい。擬似太陽光照射装置１００においては、導光板８から照射面から出射した擬似太陽光のうち、開口部８ａを通過した光が被照射体１８に照射されるようになっている。本明細書において、「開口」とは、物理的な開口（穴等）に加え、遮光部分に対して光を透過する部分という意味も含まれる。
【００７２】
図２（ａ）および（ｂ）に示されるように、開口部材１５における遮光部１５ｂは、光結合部材７と導光板８との離間部分（境界部）を覆うように配置されている。また、光結合部材７と導光板８との離間部分（境界部）は、開口部材１５の開口部１５ａのｘ方向端部よりも光結合部材の入射面７ａに近くなっている。遮光部１５ｂは、導光板８の照射面における入射側面近傍の領域を覆うように設けられている。
【００７３】
例えば、出射角度θ２＝５１°といった出射面７ｂに対する出射角度θ２が大きな光（スペクトルが設計よりもずれている光）は、導光板８に入射し伝搬しても、導光板８における入射側面（光結合部材７との対向面）の近傍で漏れ出る。このとき、導光板８の照射面における、光結合部材７の出射光の入射側面近傍の領域を覆うように遮光部１５ｂが配置されているので、漏れ出た光は遮光部１５ｂにて遮光される。その結果、出射角度θ２が大きな光（スペクトルが設計よりもずれている光）は、被照射体１８（例えば太陽電池）に向かうことがない。
【００７４】
遮光部１５ｂの端部（遮光部１５ｂと開口部１５ａとの境界部）は、例えば導光板８の入射側面から５０ｍｍ内側へ向かった位置に来るように設定される。この位置は、次の想定から設定される。すなわち、導光板８における入射側面の近傍で漏れ出る光は、内面との反射角度φが４０°近くで、導光板８内部を伝搬している。このため、２回目の光取り出し部９との衝突により十分不要な光が取り除かれることを想定して設定した位置である。
【００７５】
また、擬似太陽光照射装置１００においては、光導入部２０ａ・２０ｂから出射した擬似太陽光は、導光板８内部を伝搬し、光取り出し部９により導光板の照射面から被照射体１８に向けて取り出される。図２（ｃ）に示されるように、光取り出し部９は、遮光部１５ｂの真下の部分（導光板８と遮光部１５ｂとが重複する部分）で密度が相対的に高くなるように形成されることが好ましい。
【００７６】
これにより、導光板８における入射側面近傍において、１回の光取り出し部９との衝突による光取り出し効率が向上する。その結果、導光板８から照射面に照射される光の中から、指向性が悪くスペクトル合致度が低い光を、より効率的に除去することができる。
【００７７】
また、開口部材１５の遮光部１５ｂは、導光板８の照射面における入射側面近傍の領域に加え、光結合部材７と導光板８との離間部分（境界部）を覆うように配置されていることが好ましい。光結合部材７と導光板８との離間部分においては、各部材のエッジ部分での反射光等といった強い迷光が発生する可能性が高い。このため、光結合部材７と導光板８との離間部分から、全くイレギュラーな光路で光が導光板８の照射面に入射するおそれがある。このような迷光を遮光するために、図２（ａ）に示されるように、遮光部１５ｂは、光結合部材７と導光板８との離間部分（境界部）を覆うことが好ましい。
【００７８】
（５）大面積照射時における開口部材１５の機能
擬似太陽光照射装置１００を大面積照射に適用した例について、図３を参照して説明する。図３は、擬似太陽光照射装置１００を大面積照射に適用した一適用例を示した上面図である。
【００７９】
図３に示されるように、擬似太陽光照射装置１００を大面積照射に適用した場合、その装置構成は、図１（ａ）に示される構成のうち開口部材１５を除く基本の単位構成（主要部）がｙ方向に並べられた構成となっている。図３に示された構成では、開口部材１５を除く基本の構成（主要部）が８セット並べられている。ここで、導光板８（一光路）のｙ方向の幅を２２５ｍｍとしており、導光板のｘ方向の全長を１２００ｍｍとすれば、図３のような８列構成では、擬似太陽光を照射できる照射範囲は、最大１１００ｍｍ×１６００ｍｍ程度までとなる。
【００８０】
図３に示す構成では、８個のｙ方向に並列する導光板５０ａ〜５０ｈをそれぞれ挟むように、光導入部５１ａ〜５１ｈ、及び光導入部５２ａ〜５２ｈが互いに対向して配置されている。また、光導入部５１ａ〜５１ｈはそれぞれ、光源５６ａ〜５６ｈを備えている。また、光導入部５２ａ〜５２ｈはそれぞれ、光源５７ａ〜５７ｈを備えている。導光板５０ａ〜５０ｈと光導入部５１ａ〜５１ｈとの間にはそれぞれ、光結合部材５３ａ〜５３ｈが配置されている。また、導光板５０ａ〜５０ｈと光導入部５２ａ〜５２ｈとの間にはそれぞれ、光結合部材５４ａ〜５４ｈが配置されている。
【００８１】
図３に示される構成において、基本の単位構成となる擬似太陽光照射ユニットは、例えば、導光板５０ａと、光源５６ａ・５７ａを備え、該光源５６ａ・５７ａの出射光に指向性を付与するための光導入部５１ａ・５２ａと、光導入部５１ａ・５２ａから出射した光を導光板５０ａへ光結合する光結合部材５３ａ・５４ａとから構成されている。
【００８２】
ここで、開口部材５５は、開口部５５ａ及び開口部５５ａを取り囲む遮光部５５ｂから構成されており、開口部５５ａが導光板５０ａ〜５０ｈをｙ方向にまたがるように配置されている。これにより、いくら照射面積が広くなっても、開口部材５５は、開口部５５ａの周辺にある遮光部５５ｂにて、装置に対して固定可能になる。
【００８３】
また、上述したように、大型の開口部材５５の遮光部５５ｂによって、基本の擬似太陽光照射ユニット８セット分の光結合部材と導光板との離間部分（例えば光結合部材５３ａと導光板５０ａとの離間部分や光結合部材５４ａと導光板５０ａとの離間部分）を覆うことが可能である。このような場合、開口部材５５のｙ方向の長さは、光導入部５１ａ〜５１ｈのｙ方向の幅以上となる。すなわち、開口部材５５は、開口部５５ａの中に導光板５０ａ〜５０ｈが収まるように設けられる。また、遮光部５５ｂは、図３に示されるように、８セット分の光結合部材５３ａ〜５３ｈと導光板５０ａ〜５０ｈとの離間部分、及び光結合部材５４ａ〜５４ｈと導光板５０ａ〜５０ｈとの離間部分を一度に覆うことになる。また、同図に示されるように、開口部材５５は、開口部５５ａの完全に外側で、擬似太陽光照射装置に固定されている。
【００８４】
このようにして設けられた開口部材５５により、大面積照射においても、開口部材５５の機能が有効に作用し、擬似太陽光照射装置の照射光のスペクトル合致度低下を防止することができる。
【００８５】
（６）遮光効果について
次に、図１に示す擬似太陽光照射装置１００の変形例について、説明する。図４は、変形例１としての擬似太陽光照射装置の構成を示す側面図である。
【００８６】
上述したように、光結合部材７と導光板８との離間部分では、光結合部材７の出射面７ｂに対する出射角度θ２が極めて大きくなるため、光結合部材７から導光板８へ入射しない光がある。このような導光板８へ入射しなかった光は、光結合部材７と導光板８との離間部分から漏れた漏れ光となり、予測不可能な光路で被照射体１８に向かって放射されることがある。
【００８７】
そこで、変形例１の擬似太陽光照射装置１００では、開口部材１５の遮光部１５ｂの下方に遮光部材３０が設けられている。この遮光部材３０は、光結合部材７と導光板８との離間部分を覆うとともに、光結合部材７のｚ方向上方の面７ｃ及び導光板８の入射側面近傍の照射面の両方に接触して配置されている。これにより、光結合部材７と導光板８との離間部分からの漏れ光（光結合部材７から導光板８へ入射しなかった光）を遮光することができ、照射光のスペクトル合致度をさらに向上させることができる。
【００８８】
擬似太陽光照射装置１００の構成によっては、プリズムシート１０のような導光板８の真上に設けられた部材と、開口部材１５との間を離間させ空間を設ける必要がある場合がある。このような場合、光結合部材７と導光板８との離間部分からの漏れ光は、遮光部１５ｂにより遮光されにくくなる。ここで、遮光部材３０が設けられていることにより、漏れ光の低減効果が顕著になる。
【００８９】
具体的には、プリズムシート１０と開口部材１５とが離間した構成では、プリズムシート１０と開口部材１５との間の空間に別途スペクトル調整部材等を配置できるという利点がある。さらに、遮光部材３０が設けられていることにより、光結合部材７から導光板８へ入射せずに漏れ光となった光を完全に遮光できるという利点がある。これら２つの利点を両立することができる。
【００９０】
次に、図１に示す擬似太陽光照射装置１００のさらに変形例について、説明する。図５は、変形例２としての擬似太陽光照射装置の構成を示す側面図である。
【００９１】
光取り出し部９は、例えば、微小散乱体の印刷パターンとして形成されていてもよい。この場合、例えば導光板８上に溝やドットを加工することで、微小散乱体の印刷パターンが形成される。微小散乱体の印刷パターンは、厚さが０．１ｍｍ以下である。
【００９２】
よって、光取り出し部９が微小散乱体の印刷パターンとして導光板８に形成されている場合、図５に示されるように、光取り出し部９は、導光板８の上方の照射面に形成されている。
【００９３】
厚さ０．１ｍｍ以下という極めて薄い印刷パターンが光取り出し部９として形成されているので、図６に示されるように、遮光部材３０が印刷パターンに接触しても問題ない。
【００９４】
また、出射面７ｂに対する出射角度θ２が大きな光（スペクトルが設計よりもずれている光）は、導光板８に入射すると、微小散乱体の印刷パターンに衝突することで、導光板８外部へ出る。光取り出し部９が導光板８の上方の照射面に形成されている場合、導光板８外部へ出る光の光量が高くなる。この理由について、以下に説明する。
【００９５】
まず、導光板８の下方の面に光取り出し部９としての微小散乱体の印刷パターンが形成されている場合（例えば図４の構成）、出射面７ｂに対する出射角度θ２が大きな光は、導光板８に入射し微小散乱体に衝突した後、導光板８内部を斜めに伝搬して、外部へ出ていく。このとき、導光板８内部の光の伝搬距離は、導光板８のｚ方向厚さの２倍程度である。一方、導光板８の上方の照射面に光取り出し部９としての微小散乱体の印刷パターンが形成されている場合（例えば図５の構成）、出射面７ｂに対する出射角度θ２が大きな光は、導光板８に入射し微小散乱体に衝突した直後に、散乱して外部へ出ていく。その結果、開口部材１５が同じ配置である場合を考えると、導光板８の上方の照射面に光取り出し部９としての微小散乱体の印刷パターンが形成されている構成のほうが、相対的にスペクトルが悪くなった光（光結合部材７の入射面７ａに入射角度３０°以上で入射する光）を多く遮光することができる。
【００９６】
〔実施の形態２〕
本発明の擬似太陽光照射装置の他の実施形態について、図６（ａ）及び（ｂ）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、実施形態１にて説明した図面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。
【００９７】
本実施形態の擬似太陽光照射装置１０１は、被照射体に照射される擬似太陽光のスペクトル分布をより実際の太陽光に近いものにするために、スペクトルの異なる２つ光を用いて擬似太陽光を生成する点で、実施形態１の擬似太陽光照射装置１００と異なっている。
【００９８】
（１）擬似太陽光照射装置１０１の構成
まず、本実施形態に係る擬似太陽光照射装置１０１の構成について説明する。図６（ａ）は、本実施形態に係る擬似太陽光照射装置１０１の要部構成を示す側面図である。図６（ａ）に示されるように、擬似太陽光照射装置１０１は、光導入部４０ａ・４０ｂと、光結合部材７と、導光板８と、光取り出し部９と、開口部材１５とを備えている。擬似太陽光照射装置１０１は、実施形態１の擬似太陽光照射装置１００の光導入部２０ａ・２０ｂに代えて、光導入部４０ａ・４０ｂを備えた構成である。そのため、以下では、光導入部４０ａ・４０ｂについて詳細に説明し、その他の部材の説明については省略する。
【００９９】
（２）光導入部
光導入部４０ａ・４０ｂは、２つの光源から出射された光のスペクトルを調整して混合することで擬似太陽光を生成し、生成した擬似太陽光を導光板８に出射するものである。
【０１００】
なお、光導入部４０ａおよび光導入部４０ｂの構成は同一である。そのため、ここでは光導入部４０ａの構成についてのみ説明する。図６（ｂ）は、光導入部４０ａにおける一部の構成をｚ方向から見た上面図である。
【０１０１】
光導入部４０ａは、光源１と、集光部材２と、反射部材１６ａ・１６ｂと、テーパカプラ３と、光学フィルタ４と、光源１１と、集光部材１２と、反射部材１７ａ・１７ｂと、テーパカプラ１３と、光学フィルタ６と、波長選択フィルタ（波長選択部材）５とを備えている。
【０１０２】
すなわち、光導入部４０ａは、実施形態１で説明した光導入部２０ａに、光源１１と、集光部材１２と、反射部材１７ａ・１７ｂと、テーパカプラ１３と、光学フィルタ６と、波長選択フィルタ５とが追加された構成である。光導入部４０ａにおいて、光源１はハロゲンランプであり、光源１１はキセノンランプである。
【０１０３】
光導入部４０ａは、光源１および光源１１からそれぞれ出射された光を、波長選択フィルタ５で選択して、それぞれを混合することで擬似太陽光を生成し、生成した擬似太陽光を出射する。
【０１０４】
具体的には、光源１および光源１１は、擬似太陽光を生成するために必要なスペクトル分布（分光分布）を有する光を出射する。光源１および光源１１から出射された光は、互いに異なるスペクトル分布を有している。光源１は、擬似太陽光に必要な長波長側の光を多く照射する。一方、光源１１は、擬似太陽光に必要な短波長側の光を多く出射する。
【０１０５】
集光部材２は、光源１から出射された光を集めて、テーパカプラ３に向けて反射させるものである。この集光部材２は、光源１のテーパカプラ３への出射方向以外を包囲するように設けられている。これにより、集光部材２によって、光源１から出射された光のうち、テーパカプラ３に向かわない光を、テーパカプラ３に向けて反射させることができる。
【０１０６】
反射部材１６ａ・１６ｂは、テーパカプラ３の入射面を包囲して設けられており、光源１から直接出射された光、または集光部材２で反射された光のうち、テーパカプラ３の入射面に入射されなかった光を、集光部材２に向けて反射させるものである。
【０１０７】
テーパカプラ３は、光源１と光学フィルタ４との間に設けられる。テーパカプラ３の一方の端部は、光源１と近接して配置され、他方の端部は光学フィルタ４に近接して配置されている。
【０１０８】
テーパカプラ３およびテーパカプラ１３は、テーパカプラ３から出射される光（光源１からの光）の出射方向（ｘ方向）と、テーパカプラ１３から出射される光（光源１１からの光）の出射方向（ｚ方向）との成す角が、９０°になるように、それぞれ配置されている。
【０１０９】
光学フィルタ４は、光源１に対応するテーパカプラ３の出射面に近接して設けられている。光学フィルタ４は、テーパカプラ３から出射される光源１の光のスペクトル分布を調整する。同様に、光学フィルタ１４は、光源１１に対応するテーパカプラ１３の出射面に近接して設けられている。光学フィルタ１４は、テーパカプラ１３から出射される光源１１の光のスペクトル分布を調整する。光学フィルタ４・１４によってスペクトルが調整された光は、波長選択フィルタ５にそれぞれ入射する。
【０１１０】
波長選択フィルタ５は、波長選択の機能を有する。つまり、波長選択フィルタ１５は、光源１および光源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生成する。
【０１１１】
具体的には、波長選択フィルタ５は、所定の波長未満（所定波長よりも短波長側）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、波長選択フィルタ５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生成する。
【０１１２】
さらに具体的には、波長選択フィルタ５には、光源１からのハロゲン光および光源１１からのキセノン光が入射する。波長選択フィルタ５は、入射した各光から必要な成分（スペクトル）の光を選択し、その選択した光を混合することにより、擬似太陽光を合成する。
【０１１３】
より詳細には、光源１からのハロゲン光は、擬似太陽光に必要な長波長側の成分を多く含む。一方、光源１１からのキセノン光は、擬似太陽光に必要な短波長側の成分を多く含む。そのため、波長選択フィルタ１５は、６００ｎｍ以上、８００ｎｍ以下の範囲で境界波長が設定されており、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。
【０１１４】
つまり、光源１からのハロゲン光のうち、境界波長以上の光（長波長側の成分の光）のみが、波長選択フィルタ５により透過する。一方、光源１１からのキセノン光のうち、境界波長未満の光（短波長側の成分の光）のみが、波長選択フィルタ５により反射する。
【０１１５】
例えば、光源１１の光を波長７００ｎｍ未満で使用し、７００ｎｍ以上の波長の光を光源１の光で使用するとする。この場合、波長選択フィルタ５の反射と透過の境界波長は、波長７００ｎｍである。つまり、波長選択フィルタ５は、波長７００ｎｍより短波長側の光を反射させ、７００ｎｍ以上の長波長側の光を透過する特性を持っている。
【０１１６】
これにより、擬似太陽光の生成に必要な波長の光が、波長選択フィルタ５により選択される。そして、選択された光が混合され、擬似太陽光として導光板８に入射される。
【０１１７】
なお、波長選択フィルタ５が反射または透過させる光の境界波長は、任意に設定すればよい。また、波長選択フィルタ５は、波長依存性のある鏡やフィルタを用いることができる。例えば、コールドミラー、ホットミラーなどを用いることができる。
【０１１８】
このように、波長選択フィルタ５は、光源１からのハロゲン光に含まれる擬似太陽光の生成に必要な長波長側の光と、光源１１からのキセノン光に含まれる擬似太陽光の生成に必要な短波長側の光とを選択して、擬似太陽光を生成する。この際に、スペクトルが制御されていない光源１の短波長成分の光が除かれ、同様に、スペクトルが制御されていない光源１１の長波長成分の光が除かれることになる。
【０１１９】
このように、擬似太陽光照射装置１０１では、光導入部４０ａが、光源１および光源１１を備え、各光源からのスペクトルが制御された光を混合することで、擬似太陽光を生成する。そのため、実施形態１の擬似太陽光照射装置１００に比べて、実際の太陽光のスペクトルに極めて近いスペクトルを有する擬似太陽光を生成して、被照射体１８に照射することができる。
【０１２０】
なお、擬似太陽光照射装置１０１では、擬似太陽光を得るための光源として、光源１（ハロゲンランプ）および光源１１（キセノンランプ）を用いた。しかしながら、光源の種類および光源の組み合わせはこれらに限定されるものではなく、基準太陽光のスペクトルと近似または同一となるように、任意に選択することができる。
さらに図１の擬似太陽光照射装置１００と同様、波長選択手段で合成された光は、導光板８に導入され、この光を導光板８から、導光板８の外部に取り出すための光取り出し手段９、さらに導光板８から取り出された光の大部分を屈折させて照射体への照射する光を増やすためのプリズムシート１０より構成される。
【０１２１】
擬似太陽光照射装置１０１は、図１の擬似太陽光照射装置１００と同様、光結合部材７と開口部材１５とを備えたことを特徴とする。光結合部材７は、導光板８と光導入部４０ａ・４０ｂとの間に配置されており、主に入射してくる指向性が悪い光（光学フィルタ４・６を通過した光のうち指向性が悪い光）を取り除く機能を有する。また、開口部材１５は、開口部１５ａと遮光部１５ｂとからなり、導光板８からの照射光の照射範囲を制限する機能を有する。擬似太陽光照射装置１０１では、実施形態１で述べたとおり、光結合部材７の機能と開口部材１５の機能とにより、スペクトル合致度が悪い擬似太陽光が被照射体１８（例えば太陽電池）へ照射されるのを防止することができる。その結果、導光板８から被照射体１８へ照射される擬似太陽光のスペクトル合致度を向上させることが可能になる。
【０１２２】
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。
【０１２３】
〔補足〕
なお、本発明に係る擬似太陽光照射装置は、以下のように表現することもできる。
【０１２４】
すなわち、本発明の擬似太陽光照射装置は、光源と、光源の出射光に指向性を付与する光学部材と、上記指向性を付与する光学部材の出射光の透過率を調整する光学フィルタ部、上記光学フィルタ部を出射した光が導入され、かつ光導入側開口部が光出射側開口部より大きくなっている光結合部と、上記光結合部の出射光を導入する導光部材と、上記導光部材に設けられ、かつ上記導光部材から光を照射するための光取り出し部とからなり、上記導光部材上に、上記導光部材からの照射光の照射範囲を制限する開口部材が配置され、上記導光部材と上記光結合部との境界部が、上記開口部材の開口部の導光方向の端よりも上記光結合部の入射端寄りに設けられることを特徴としている。
【０１２５】
また、本発明の擬似太陽光照射装置は、上記光結合部が楔型であり、上記光結合部の光導入側開口部の厚さが、上記光結合部の光出射側開口部の厚さの2倍以上あり、かつ上記光結合部の入射開口部から出射開口部までの長さが上記入射開口部の厚さの３倍以下であることを特徴としている。
【０１２６】
また、本発明の擬似太陽光照射装置は、上記光結合部と上記導光部材との境界部が、上記、光結合部とともに、上記開口部材の開口部に面する側において遮光されていることを特徴としている。
【０１２７】
また、本発明の擬似太陽光照射装置は、上記光取り出し部が、上記開口部材の開口部の直下だけでなく、上記導光部材の表面で、かつ上記開口部材の非開口部の直下にも設けられ、かつ非開口部の直下において光取り出し部の密度を高めたことを特徴としている。
【０１２８】
また、本発明の擬似太陽光照射装置は、上記光取り出し部が、上記導光部材の表面で、かつ上記開口部材が配置された側に形成されたことを特徴としている。
【０１２９】
また、本発明の擬似太陽光照射装置は、上記光源と、上記光源の出射光に指向性を付与する光学部材と、上記指向性を付与する光学部材の出射光の透過率を調整する上記光学フィルタ部とから構成される光導入部が、第１の光導入部、第２の光導入部の２つ設けられた構成であり、かつ、互いの光源部の発光波長が異なり、かつ互いの光学フィルタ部の透過特性が異なり、かつ、上記第１の光導入部と上記第２の光導入部のうち、一方の出射光を透過し、他方の出射光を反射する光選択手段とを有していることを特徴としている。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
本発明は、太陽電池の検査、測定、および実験に好適に利用することができる。また、化粧品、塗料、接着剤、各種材料の退色および耐光試験にも利用することができる。さらに、光触媒の検査および実験、ならびに自然光を必要とするその他の各種実験にも利用することができる。
【符号の説明】
【０１３１】
１、１１ 光源
２、１２ 集光部材（光学部材）
３、１３ テーパカプラ（光学部材）
４、６ 光学フィルタ
５ 波長選択フィルタ（波長選択部材）
７ 光結合部材
７ａ 入射面
７ｂ 出射面
７ｃ 面
７ｄ 面
８ 導光板
９ 光取り出し部（光取り出し部材）
１０ プリズムシート
１５ 開口部材
１５ａ 開口部（光透過領域）
１５ｂ 遮光部
１６ａ、１６ｂ 反射部材（光学部材）
１７ａ、１７ｂ 反射部材（光学部材）
２０ａ、２０ｂ 光導入部
４０ａ、４０ｂ 光導入部
１００、１０１ 擬似太陽光照射装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光に指向性を付与して出射する光導入部と、
上記光導入部から出射された光を導光する導光板と、
上記光導入部と上記導光板との間に配置された光結合部材と、
上記導光板に設けられ、上記導光板に入射した上記出射光を上方の照射面に取り出す光取り出し部材と、
上記導光板の上方に配置された、光透過領域と該光透過領域を取り囲む遮光部とからなり、照射光の照射領域を制限する開口部材と、を備え、
上記光結合部材は、光導入部側の入射面が導光板側の出射面よりも大きくなっており、
上記導光板の入射側面の位置が、上記光透過領域と上記遮光部との境界部よりも光結合部材の入射面に近くなっていることを特徴とする擬似太陽光照射装置。
【請求項２】
上記光結合部材は、上記導光板の厚さ方向に互いに対向するテーパ状の面を有し、
上記光結合部材の入射面における上記厚さ方向の大きさは、上記光結合部材の出射面における上記厚さ方向の大きさの２倍以上であり、
上記光結合部材の入射面から出射面までの長さは、上記光結合部材の入射面における上記厚さ方向の大きさの３倍以下であることを特徴とする請求項１に記載の擬似太陽光照射装置。
【請求項３】
上記開口部材は、上記遮光部が上記導光板と上記光結合部材との離間部分を覆うように配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の擬似太陽光照射装置。
【請求項４】
上記光結合部材および上記導光板における上記厚さ方向上方の面に接触し、上記導光板と上記光結合部材との離間部分を覆う遮光部材を備えたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の擬似太陽光照射装置。
【請求項５】
上記光取り出し部材は、複数設けられており、
上記導光板における上記遮光部と重なる領域に設けられた上記光取り出し部材の密度が相対的に高くなっていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の擬似太陽光照射装置。
【請求項６】
上記光取り出し部材は、上記導光板における厚さ方向上方の面に設けられていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の擬似太陽光照射装置。
【請求項７】
上記光導入部は、
光源と、
上記光源からの出射光に指向性を付与する光学部材と、
上記指向性が付与された上記出射光の発光スペクトルを調整する光学フィルタと、を備えたことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の擬似太陽光照射装置。
【請求項８】
上記光導入部は、
第１の光を出射する第１の光源と、
上記第１の光に指向性を付与する第１の光学部材と、
上記指向性が付与された上記第１の光の発光スペクトルを調整する第１の光学フィルタと、
上記第１の光とは異なる第２の光を照射する第２の光源と、
上記第２の光に指向性を付与する第２の光学部材と、
上記指向性が付与された上記第２の光の発光スペクトルを調整する第２の光学フィルタと、
上記第１の光学フィルタによりスペクトルが調整された上記第１の光と、上記第２の光学フィルタによりスペクトルが調整された上記第２の光とが入射され、入射した第１の光および第２の光から選択した光を混合して上記光結合部材へ出射する波長選択部材と、を備えたことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の擬似太陽光照射装置。
【請求項１】
光に指向性を付与して出射する光導入部と、
上記光導入部から出射された光を導光する導光板と、
上記光導入部と上記導光板との間に配置された光結合部材と、
上記導光板に設けられ、上記導光板に入射した上記出射光を上方の照射面に取り出す光取り出し部材と、
上記導光板の上方に配置された、光透過領域と該光透過領域を取り囲む遮光部とからなり、照射光の照射領域を制限する開口部材と、を備え、
上記光結合部材は、光導入部側の入射面が導光板側の出射面よりも大きくなっており、
上記導光板の入射側面の位置が、上記光透過領域と上記遮光部との境界部よりも光結合部材の入射面に近くなっていることを特徴とする擬似太陽光照射装置。
【請求項２】
上記光結合部材は、上記導光板の厚さ方向に互いに対向するテーパ状の面を有し、
上記光結合部材の入射面における上記厚さ方向の大きさは、上記光結合部材の出射面における上記厚さ方向の大きさの２倍以上であり、
上記光結合部材の入射面から出射面までの長さは、上記光結合部材の入射面における上記厚さ方向の大きさの３倍以下であることを特徴とする請求項１に記載の擬似太陽光照射装置。
【請求項３】
上記開口部材は、上記遮光部が上記導光板と上記光結合部材との離間部分を覆うように配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の擬似太陽光照射装置。
【請求項４】
上記光結合部材および上記導光板における上記厚さ方向上方の面に接触し、上記導光板と上記光結合部材との離間部分を覆う遮光部材を備えたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の擬似太陽光照射装置。
【請求項５】
上記光取り出し部材は、複数設けられており、
上記導光板における上記遮光部と重なる領域に設けられた上記光取り出し部材の密度が相対的に高くなっていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の擬似太陽光照射装置。
【請求項６】
上記光取り出し部材は、上記導光板における厚さ方向上方の面に設けられていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の擬似太陽光照射装置。
【請求項７】
上記光導入部は、
光源と、
上記光源からの出射光に指向性を付与する光学部材と、
上記指向性が付与された上記出射光の発光スペクトルを調整する光学フィルタと、を備えたことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の擬似太陽光照射装置。
【請求項８】
上記光導入部は、
第１の光を出射する第１の光源と、
上記第１の光に指向性を付与する第１の光学部材と、
上記指向性が付与された上記第１の光の発光スペクトルを調整する第１の光学フィルタと、
上記第１の光とは異なる第２の光を照射する第２の光源と、
上記第２の光に指向性を付与する第２の光学部材と、
上記指向性が付与された上記第２の光の発光スペクトルを調整する第２の光学フィルタと、
上記第１の光学フィルタによりスペクトルが調整された上記第１の光と、上記第２の光学フィルタによりスペクトルが調整された上記第２の光とが入射され、入射した第１の光および第２の光から選択した光を混合して上記光結合部材へ出射する波長選択部材と、を備えたことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の擬似太陽光照射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−９８０１１（Ｐ２０１３−９８０１１Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３９８２０（Ｐ２０１１−２３９８２０）
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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