專利名稱：光源裝置、及包括光源裝置的模擬太陽光照射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照射模擬太陽光的光源裝置、及包括該光源裝置的模擬太陽光照射裝置。
背景技術(shù)：
近年來，對能夠照射近似太陽光(模擬太陽光)的裝置的需求正在日益提高。特別是，隨著太陽能電池技術(shù)的快速發(fā)展和普及，特別需要可用于太陽能電池的檢查、測定、及實(shí)驗(yàn)的、能照射高精度的模擬太陽光的裝置。模擬太陽光所要求的主要要素為使其發(fā)光光譜接近自然太陽光。在專利文獻(xiàn)I中揭示了模擬太陽光照射裝置的一個(gè)例子。該裝置具備燈罩，該燈罩在比模擬太陽光的照射范圍的面積要小的光發(fā)射面安裝光學(xué)濾光片，并在內(nèi)部設(shè)置有氙燈等燈；及反射板，該反射板配置在與該燈罩的光學(xué)濾光片相對的一側(cè)，其特征在于，將由·合適的支架等支承的被照射對象向著上述反射板的反射面進(jìn)行配置，點(diǎn)亮上述燈，使得通過光學(xué)濾光片的模擬太陽光由反射板進(jìn)行反射擴(kuò)散，并向上述被照射對象進(jìn)行照射。根據(jù)該裝置，在使用擴(kuò)散光照射方式的模擬太陽光照射裝置中，通過顯著地減小光學(xué)濾光片的設(shè)置面積來使裝置小型化，且能夠具有為了獲得均勻的照射分布而需要的較長的擴(kuò)散光程長。然而，在專利文獻(xiàn)I的方式中，未對透射過光學(xué)濾光片的光的方向性(輻射角)進(jìn)行控制。因此，在向由多層膜構(gòu)成的、且具有入射角相關(guān)性的光學(xué)濾光片進(jìn)行照射的情況下，不能充分地發(fā)揮光學(xué)濾光片的性能。因而，存在不能照射具有所希望的發(fā)光光譜的模擬太陽光的問題。另外，開發(fā)出能夠解決上述問題的光源裝置。在專利文獻(xiàn)2中，揭示了可用于各種模擬太陽光照射裝置的導(dǎo)光體、以及利用該導(dǎo)光體的光源裝置。圖12是專利文獻(xiàn)2所示的光源裝置的簡要剖視圖。對于該裝置，將使用熒光管的直線狀光源內(nèi)置在由銀反射膜覆蓋內(nèi)壁的反射箱內(nèi)，在該反射箱表面沿著直線狀光源隔著一定間隔來開口，形成有開口部。在各開口部配置有上述導(dǎo)光體，米用將光從導(dǎo)光體的面積較小的端面射入、將光從面積較大的端面射出的結(jié)構(gòu)。從入射端面射入的光到達(dá)導(dǎo)光體的外壁，并在該處重復(fù)進(jìn)行全反射，逐漸在出射端面變化成垂直的光線，從出射端面射出。由此，能高效地獲得具有強(qiáng)方向性的出射光，而與光源的射出特性無關(guān)。根據(jù)該裝置，通過使用多個(gè)導(dǎo)光體，能更高效地獲得強(qiáng)方向性的光。此外，若使用該光源裝置，則能將對方向性進(jìn)行了控制的光射入光學(xué)濾光片，能獲得具有所希望的發(fā)光光譜的模擬太陽光?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本國公開專利公報(bào)“日本專利特開2003-28785號公報(bào)”專利文獻(xiàn)2 日本國公開專利公報(bào)“日本專利第3383412號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
然而，在專利文獻(xiàn)2中，由于使用能高效射出強(qiáng)方向性光的導(dǎo)光體，因此，雖然能夠控制從導(dǎo)光體分別射出的光的方向性，但是，在如圖12所示那樣使用多個(gè)排列的導(dǎo)光體的情況下，由于從設(shè)置于反射箱的多個(gè)開口部射出混合有來自光源各處的光，因此，根據(jù)開口部相對于光源的設(shè)置位置，入射到各導(dǎo)光體的光通量、光方向性可能會(huì)發(fā)生偏移。為了應(yīng)對該問題，需要對開口部、光源、導(dǎo)光體進(jìn)行定位和調(diào)整，但是一旦在作為光源裝置進(jìn)行組裝后，不易進(jìn)行上述定位和調(diào)整?；蛘咴谝蚋鼡Q光源等而導(dǎo)致光源的位置發(fā)生變化的情況下，也同樣不易進(jìn)行定位和調(diào)整。另外，為了便于調(diào)整，若將導(dǎo)光體作為單體，根據(jù)光源的大小來進(jìn)行設(shè)置，則特別是在直線狀光源的情況下，還會(huì)發(fā)生導(dǎo)光體大型化、裝置本身變大的問題。本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供一種小型的光源裝置，該光源裝置能容易地調(diào)整入射到導(dǎo)光體的光通量、方向性，并能射出方向性強(qiáng)的高輸出的出射光。 另外，本發(fā)明的目的在于提供一種模擬太陽光照射裝置，該模擬太陽光照射裝置包括該光源裝置，能照射具有所希望的發(fā)光光譜的模擬太陽光。本發(fā)明的光源裝置是對從光源射出的光進(jìn)行聚光并將其射出的光源裝置，上述光源裝置中內(nèi)置有上述光源，并將上述光源配置在反射箱內(nèi)，還包括多個(gè)導(dǎo)光體，該多個(gè)導(dǎo)光體是具有面積不同的兩個(gè)端面的圓柱狀或棱柱狀；以及光分離單元，上述反射箱上設(shè)置有多個(gè)開口部，對上述開口部分別設(shè)置上述導(dǎo)光體，使該導(dǎo)光體的面積較小的端面向著上述光源，上述光分離單元配置在某個(gè)開口部與相鄰的其他開口部之間。另外，本發(fā)明的光源裝置是對從光源射出的光進(jìn)行聚光并將其射出的光源裝置，其特征在于，上述光源包括多個(gè)發(fā)光部，上述光源裝置內(nèi)置有上述發(fā)光部，并將上述光源配置在反射箱內(nèi)，上述光源裝置還包括導(dǎo)光體，該導(dǎo)光體是具有面積不同的兩個(gè)端面的圓柱狀或棱柱狀，上述反射箱及上述導(dǎo)光體具有與上述發(fā)光部相同的數(shù)量，上述反射箱上設(shè)置有開口部及上述光源能通過的孔部，對上述開口部分別設(shè)置上述導(dǎo)光體，使該導(dǎo)光體的面積較小的端面向著上述光源。另外，本發(fā)明的模擬太陽光照射裝置是向照射對象照射模擬太陽光的模擬太陽光照射裝置，其特征在于，包括上述任意一個(gè)所述的光源裝置；以及配置在從所述光源裝置射出的光的入射位置的光譜調(diào)制用構(gòu)件，所述光譜調(diào)制用構(gòu)件使入射光中特定波長頻帶的光譜衰減，并將衰減后的光射出。本發(fā)明的其它目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)通過以下所示的記載可以充分了解。此外，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)從參照附圖的以下說明中應(yīng)該可以明白。根據(jù)本發(fā)明的光源裝置，能實(shí)現(xiàn)一種能容易地調(diào)整入射到導(dǎo)光體的光通量、方向性、并以高輸出射出方向性強(qiáng)的出射光的小型的光源裝置。另外，若使用本發(fā)明的光源裝置，則能獲得照射具有所希望的發(fā)光光譜的模擬太陽光的模擬太陽光照射裝置。


圖I是表示實(shí)施方式I的光源裝置的簡要剖視圖。圖2是表示實(shí)施方式I的光源的簡圖。
圖3是表示導(dǎo)光體的變形例的立體圖。圖4是實(shí)施方式I的導(dǎo)光體的簡要剖視圖。圖5是表示實(shí)施方式I的光源裝置的簡要剖視圖。圖6是表示實(shí)施方式I的光源裝置的比較仿真的剖視圖。圖7是表示實(shí)施方式I的比較仿真的結(jié)果的曲線。圖8是表示實(shí)施方式2的光源裝置的簡要剖視圖。圖9是表示實(shí)施方式3的光源裝置的簡要剖視圖。圖10是表示實(shí)施方式4的模擬太陽光照射裝置的簡要剖視圖。 圖11是表示作為目標(biāo)的基準(zhǔn)太陽光光譜的圖。圖12是表示現(xiàn)有的光源裝置的簡要剖視圖。附圖標(biāo)記100光源裝置10、10a、IOb 發(fā)光部11 光源12反射箱13、13a、13b 開口部14、14a、14b 導(dǎo)光體15 隔板16入射面17出射面18入射光19出射光22反射箱25、25a、25b 導(dǎo)光體26、26a、26b 入射面27、27a、27b 出射面32、32a、32b 反射箱33 孔部700模擬太陽光照射裝置71光學(xué)濾光片72反射鏡73導(dǎo)光板74反射槽
具體實(shí)施例方式下面，對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。此外，在本發(fā)明的附圖中，設(shè)相同的參考標(biāo)號表示相同的部分或相當(dāng)?shù)牟糠帧?實(shí)施方式I)采用圖I 圖7，對本發(fā)明的實(shí)施方式I進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式中，詳細(xì)說明利用導(dǎo)光體來提高來自具有兩個(gè)發(fā)光部的光源的光的方向性并將其射出的光源裝置。另外，各圖所示的“x”、“y”、及“z”分開表示各光源裝置的X軸、y軸、及z軸。圖I是表示實(shí)施方式I的光源裝置100的主要部分結(jié)構(gòu)的主視圖和側(cè)視圖。如圖I (b)所不，光源裝置100包括具有兩個(gè)發(fā)光部10a、10b的光源11 ;反射箱12 ;設(shè)置于反射箱12的表面的開口部13a、13b ;導(dǎo)光體14a、14b ;及隔板15。光源11是具有兩個(gè)發(fā)光部10a、IOb的非均勻強(qiáng)度光源(non-uniform intensity light source),內(nèi)置于內(nèi)壁由反射膜覆蓋的反射箱12中。詳細(xì)情況如后述那樣，這里，所謂非均勻強(qiáng)度光源，是指包括多個(gè)連續(xù)的燈絲部分的光源，上述燈絲部分是通過將例如金屬(鎢)的細(xì)絲密集地卷繞成螺旋狀而組合成的。反射箱12上開有與導(dǎo)光體14a、14b的入射面16的截面具有相同尺寸的開口部13a、13b。然后，在該開口部13a、13b上設(shè)置有導(dǎo)光體14a及14b，將該導(dǎo)光體14a、14b的入射面16面向反射箱12內(nèi)的發(fā)光部10a、10b。隔板15以圍住光源11的外管的方式設(shè)置在發(fā)光部10a、10b的大致中間，起到遮住從發(fā)光部IOa射出的光入射到導(dǎo)光體14b、并同時(shí)遮住從發(fā)光部IOb射出的光入射到導(dǎo)光體14a的作用。即，將在方向性分布中偏移較少的光 向著導(dǎo)光體14射出。另外，通過將隔板15設(shè)置在發(fā)光部10a、10b的大致中間，從而能將分別從開口部IOa和開口部IOb射出的光通量調(diào)整為大致相同的量。從光源11的發(fā)光部10a、IOb射出的光的一部分直接從開口部13a、13b入射到導(dǎo)光體14a、14b。其他的光在經(jīng)反射箱12的內(nèi)壁的反射膜重復(fù)反射后，最終從開口部13a、13b入射到導(dǎo)光體14a、14b的入射面16。然后，通過在導(dǎo)光體14a、14b的側(cè)面重復(fù)反射，從而從出射面17射出作為具有強(qiáng)方向性的光。下面，對各部位的作用等進(jìn)行詳細(xì)說明。圖2是表示光源11的一個(gè)例子的圖。光源11只要是管狀的鹵素?zé)艏纯?，但是?yōu)選為如圖所示那樣利用燈絲的卷繞方式而形成的具有疏密的非均勻強(qiáng)度光源。在非均勻強(qiáng)度光源中，從燈絲較密的發(fā)光部IOa及IOb放射出光。發(fā)光部10是將金屬(鎢)的細(xì)絲密集地卷繞成螺旋狀而組合成的燈絲，在本實(shí)施方式中，例如發(fā)光部10是由直徑2mm的燈絲構(gòu)成的、06mm、長度40mm的螺旋狀，發(fā)光部IOa和發(fā)光部IOb具有相同的大小(密度)。在這種情況下，導(dǎo)光體14的形狀也相同，能使從各導(dǎo)光體14的出射光通量一致。此外，根據(jù)使用用途，在希望從各導(dǎo)光體14射出的光通量不同的情況下，只要適當(dāng)?shù)馗淖儫艚z的大小和密度即可。另外，在這種情況下，還能適當(dāng)?shù)馗淖儗?yīng)的導(dǎo)光體14的大小、形狀。對于燈絲，在通電時(shí)發(fā)出強(qiáng)光，由于在密集地組合成為螺旋狀的部分發(fā)出特別強(qiáng)的光，因此，螺旋狀的燈絲部分的發(fā)光通量、與其他部分的發(fā)光通量之間會(huì)產(chǎn)生不均勻。因此，能將螺旋狀的部分看作為發(fā)光部10a、10b，而區(qū)別于其他部分。上述發(fā)光部10可以如本實(shí)施方式那樣為兩個(gè)，也能為兩個(gè)以上。由此，若使用在一個(gè)光源內(nèi)具有多個(gè)發(fā)光部10的非均勻強(qiáng)度光源，則與使用多個(gè)在一個(gè)光源內(nèi)具有一個(gè)發(fā)光部10的光源11的情況相比，由于無需在各發(fā)光部10的兩端設(shè)置電極，因而，能減小對應(yīng)于電極部分的體積，因此，能減小光源11的占有體積。另外，通過將施加到電極間的電壓值上升為發(fā)光部10的數(shù)量的倍數(shù)，也能使從一個(gè)發(fā)光部發(fā)出的光輸出與單獨(dú)使用通常的光源11所發(fā)出的光輸出相同。由此，通過使用上述非均勻強(qiáng)度光源，從而能減小光源11所占的體積。即，能使光源裝置100實(shí)現(xiàn)小型化。反射箱12由其內(nèi)表面(光源11側(cè))進(jìn)行反射的構(gòu)件構(gòu)成，例如，由反射膜覆蓋。由光源11射出的光從開口部13直接向著導(dǎo)光體14射出，或一部分由反射箱12的內(nèi)壁重復(fù)反射，最終從開口部13向著導(dǎo)光體14射出。因此，優(yōu)選為反射膜具有盡可能高的反射率。反射率越高，則由于光在反射箱12內(nèi)反射的過程中，光越不容易發(fā)生衰減，因此，能夠越提高入射到導(dǎo)光體14的入射效率。在本實(shí)施方式中，由于對光源11使用鹵素?zé)簦虼?，光譜輻射特性向長波長偏移。在這種情況下，例如優(yōu)選為金反射膜。其原因在于，金反射膜直到長波長處具有高反射率。由此，優(yōu)選為根據(jù)所使用的光源11的波長頻帶、和需要的波長頻帶來選擇反射膜。對于開口部13和發(fā)光部10的形狀關(guān)系，例如圖2的虛線所示的部分那樣，開口部13是具有能將發(fā)光部10橫過來通過的大小的長方形(例如，長度為45mm，寬度為IOmm)。由此，能使開口部13比發(fā)光部10稍大，從而能得到較多的從發(fā)光部10直接到達(dá)開口部13的光。由此，優(yōu)選為開口部13具有與發(fā)光部10的橫截面形狀類似的形狀，大小也相同或 稍大。另外，盡管詳細(xì)情況會(huì)在下文中敘述，但是對于開口部13，優(yōu)選為設(shè)置在由反射箱12和隔板5所劃分的空間的、接近中央并在發(fā)光部10的大致正上方。由于從設(shè)置于發(fā)光部10的大致正上方的開口部13向?qū)Ч怏w14射出方向性分布中偏移較少的光，因此,從導(dǎo)光體14射出的出射光也成為方向性分布中偏移較少的光。另外，對于開口部13與導(dǎo)光體14的入射面16的形狀之間的關(guān)系，在開口部13的形狀遠(yuǎn)大于入射面16的情況下，會(huì)大量發(fā)生不入射至入射面16、而從開口部13直接泄漏至外部的光，從而導(dǎo)致來自出射面17的光通量減少。在入射面16遠(yuǎn)大于開口部13的情況下，從開口部13射出的光通量會(huì)減少，無足夠的光入射到入射面16。因此，優(yōu)選為開口部13與導(dǎo)光體14的入射面16的形狀大致一致。另外，開口部13的尺寸越大，則從發(fā)光部10射出的光中、直接入射到導(dǎo)光體14的光越多，因此，能夠更高效地將光聚集至導(dǎo)光體14。然而，開口部13的大小越大，與之對應(yīng)的導(dǎo)光體14的入射面16也越大，因此，會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)光體14本身大型化。因而，優(yōu)選為在考慮了所希望的出射效率、所希望的方向性、所希望的裝置尺寸的情況下來決定開口部13的大小。圖3表不本實(shí)施方式的導(dǎo)光體14的形狀例。本實(shí)施方式的導(dǎo)光體14如圖3 (a)所示，是具有面積不同的兩個(gè)相對面的四棱柱狀，材料是光學(xué)玻璃的BK7。導(dǎo)光體14的入射面16大致與開口部13具有相同的大小，例如，縱向?yàn)?5mm，橫向?yàn)?0mm。此時(shí)的出射面17例如縱向?yàn)?5mm,橫向?yàn)?9mm,從入射面到出射面的距離為240mm。在該情況下,入射面的面積與出射面的面積之比成為大致3. 6。該面積比越大，或從入射面16到出射面17的距離越長，則出射光的方向性越強(qiáng)。在本實(shí)施方式中，設(shè)想方向性成為±30度以內(nèi)的導(dǎo)光體14，來設(shè)定各尺寸。圖4表示入射到導(dǎo)光體14的光的光路。對于例如從圖3 (a)所示的導(dǎo)光體14的入射面16的中央附近以入射角60度入射的入射光18，如圖4所示，由導(dǎo)光體14的外壁重復(fù)反射，從出射面17作為出射角25度的出射光19而射出。由此，本實(shí)施方式的導(dǎo)光體14能射出將射出角限制在大約30度以內(nèi)的方向性光。此外，優(yōu)選為導(dǎo)光體14的入射面16的中心與開口部13的中心相一致。在采用上述配置的情況下，來自導(dǎo)光體14的出射光的方向性分布更均勻。此處，對使用導(dǎo)光體14來獲得強(qiáng)方向性的光的方法進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖4所示，若使直接來自光源11的光、或由反射箱12反射而得的擴(kuò)散光以相對于導(dǎo)光體14的入射面16具有任意的角度而入射到導(dǎo)光體14內(nèi)，則入射到該導(dǎo)光體14內(nèi)的光到達(dá)導(dǎo)光體14的外壁。此處，由于導(dǎo)光體14是由光學(xué)玻璃BK7構(gòu)成的透明體，因此，基于由導(dǎo)光體14和外周空間的折射率之比所決定的斯涅耳定律，入射到導(dǎo)光體14內(nèi)的光會(huì)聚光到導(dǎo)光體14的臨界角內(nèi)，并被全反射。然后，被全反射的反射光到達(dá)相對面的外壁，再次在該處發(fā)生全反射。由于導(dǎo)光體14從入射面16向著出射面17逐漸擴(kuò)大，因此，通過重復(fù)上述反射，從而反射光能逐漸變化為相對于入射面16 (或出射面17)垂直的光。由此，最終從出射面17射出方向性強(qiáng)的光。此外，此時(shí)由于入射到導(dǎo)光體14內(nèi)的光僅重復(fù)全反射，因此，入射光幾乎都成為出射光，能獲得較高的出射效率。此外，導(dǎo)光體14并不限于本實(shí)施方式，只要是具有面積不同的兩個(gè)端面的圓柱形或棱柱形即可。例如，也可以是圖3(b)所示的圓錐形或其他多棱柱形。另外，也可以如圖3(c)所示那樣，整體為圓錐形，僅在入射面附近為棱柱形。由此能考慮多種導(dǎo)光體14的變形，但是在與其他光學(xué)構(gòu)件相連結(jié)而構(gòu)成光源裝置100時(shí)，只要選擇使得光學(xué)連接時(shí)的光損耗最小(光出射效率最大)的最佳形狀即可。此時(shí)，通過調(diào)整導(dǎo)光體14的入射面16與出射面17的面積比、及從入射面16到出射面17為止的距離，從而能將出射光的輻射角度 限制在所希望的角度范圍，能獲得具有所希望的方向性的出射光。另外，導(dǎo)光體14為透明體，其材料是例如光學(xué)玻璃的BK7?；蛘?，也可以使用被稱為石英玻璃或超白玻璃的無機(jī)材料，也可以使用丙烯酸樹脂那樣的有機(jī)材料，只要適當(dāng)選擇能使入射到導(dǎo)光體14的光高效地從導(dǎo)光體的入射面16傳播到出射面17的材料即可。隔板15(光分離單元)只要是光無法透射過的材料即可，但優(yōu)選為例如面向發(fā)光部10a、10b的兩個(gè)面由與反射箱12的內(nèi)表面相同的反射膜覆蓋的板，或是與反射箱12的內(nèi)表面具有相同材料的反射板。隔板15的尺寸與反射箱12的側(cè)面(相對于光源11的長軸垂直的面)大致相同，盡可能隔開來自發(fā)光部IOa的光和來自發(fā)光部IOb的光。發(fā)光部IOa與發(fā)光部IOb具有大致相同的大小(密度)，且在希望從導(dǎo)光體14a、14b射出大致相等光通量的光的情況下，將隔板15設(shè)置在發(fā)光部IOa和發(fā)光部IOb的大致中間的位置。因此，從導(dǎo)光體14a和導(dǎo)光體14b射出相同輸出的光，能獲得均勻的出射光。另外，優(yōu)選為設(shè)置隔板15，使得設(shè)于反射箱12的開口部13位于由反射箱12和隔板15所劃分的空間的大致中央。圖5示出了以下例子即，設(shè)置隔板15，使得設(shè)于反射箱12的開口部13位于由反射箱12和隔板15所劃分的空間的大致中央。通過將隔板15配置在上述位置，從而使得來自導(dǎo)光體14的出射光成為無偏移的均勻的方向性分布的光。此外，在發(fā)光部IOa和發(fā)光部IOb分成幾部分時(shí),也可以設(shè)置多塊隔板15。由此,能根據(jù)反射箱12、開口部13、發(fā)光部10的配置、大小來適當(dāng)?shù)嘏渲酶舭?5。此處，為了確認(rèn)本實(shí)施方式的效果，進(jìn)行以下仿真。圖6 (a)是本實(shí)施方式的光源裝置100的結(jié)構(gòu)，圖6 (b)是在光源裝置100中未使用隔板15的結(jié)構(gòu)。光源裝置(a)的光源11的外形是直徑為8mm，長度d為130mm，包括兩個(gè)發(fā)光部10a, IOb,各發(fā)光部10的直徑為6mm,長度e為40mm。發(fā)光部10a、10b在長度方向上隔開45mm的間隔f 串聯(lián)配置。反射箱12是內(nèi)部空間的長度g為140mm、高度h及寬度為15mm的長方體。反射箱12上開有兩個(gè)開口部13，其中心與各發(fā)光部10的中心相一致，開口部13的長度為46mm，寬度為10mm。另外，對兩處開口部13，分別配置有導(dǎo)光體14 (入射面16的長度i為45mm，寬度為10mm，出射面17的長度j為85mm，寬度為19mm，入射面16與出射面17間的距離k為240mm)，使得入射面16朝向發(fā)光部10。而且，在反射箱12的內(nèi)部設(shè)置有兩塊隔板15,設(shè)置在從發(fā)光部10間的中心I起向左右偏移14mm的位置,設(shè)置在各發(fā)光部10a、10b的附近。S卩，開口部13的中心、與由隔板15和反射箱12所劃分的空間的中心相一致。光學(xué)裝置(b)是從光學(xué)裝置(a)中取出隔板15的結(jié)構(gòu)。使用上述光源裝置(a)、(b)，來分別計(jì)算從單側(cè)的導(dǎo)光體14a射出的出射光的方向性分布。圖7表不發(fā)光部長度方向的方向性分布,橫軸表不福射角度、縱軸表不歸一化強(qiáng)度。圖7(a)是光源裝置(a)的計(jì)算結(jié)果，圖7(b)是光源裝置(b)的計(jì)算結(jié)果。在將輻射角0度設(shè)為基準(zhǔn)的情況下，對于光源裝置(b)在光的方向性分布中能觀察到偏移。另一方面，對于光源裝置(a)，在以輻射角度0度為中心的±30度的范圍中，歸一化強(qiáng)度的數(shù)值大致以線對稱進(jìn)行分布，在方向性分布中未觀察到偏移。 由此，若使用本發(fā)明的光源裝置100，則由于能利用隔板15將在方向性分布中偏移較少的光向著導(dǎo)光體14射出，因此,能從各導(dǎo)光體14獲得在方向性分布中無偏移的出射光。若從各導(dǎo)光體14射出在方向性分布中無偏移的出射光，則能從多個(gè)導(dǎo)光體14照射均勻的光。另一方面，如圖7(b)所不那樣，在將方向性中存在偏移的光從多個(gè)導(dǎo)光體14照射向設(shè)置在稍許遠(yuǎn)離導(dǎo)光體的受光面的情況下，所接收到的光的照度不均勻，在照度分布中存在偏移。所謂在方向性中存在偏移，是指以某個(gè)角度射出的光的光通量大于其他從其他角度射出的光的光通量，因此，容易在上述照度分布中存在偏移。另一方面，若在方向性中不存在偏移，則容易在受光面獲得均勻的照度分布。由此，本實(shí)施方式的光源裝置100能實(shí)現(xiàn)小型化，并能照射高輸出且強(qiáng)方向性的光。另外，光源裝置100能夠從各導(dǎo)光體14照射具有均勻指向性的光。此外，在本實(shí)施方式中，設(shè)發(fā)光部10具有兩個(gè)，但是本發(fā)明并不限于此，也適用于發(fā)光部10具有三個(gè)或三個(gè)以上的光源11，在這種情況下，具有與發(fā)光部10相同數(shù)量的開口部13及導(dǎo)光體14，從而能發(fā)揮相同的效果。此外，在本實(shí)施方式中，設(shè)置隔板15，使得設(shè)置于反射箱12的開口部13位于由反射箱12和隔板15所劃分的空間的大致中央，以使得從相鄰的開口部13射出的光通量均勻，對于隔板15，通過改變設(shè)置位置，從而能增加或減少來自部分開口部13的光通量，或也能用于調(diào)整入射到導(dǎo)光體14的光的方向性的偏移。例如，在希望減少來自某個(gè)開口部13的光通量的情況下，只需將隔板15配置在該開口部13附近，來減小由反射箱12和隔板15構(gòu)成的空間?；蛘卟捎靡韵路椒?，在希望減少光通量的開口部13側(cè)的隔板15的表面貼上黑膜；或在隔板15的其他表面上都貼上反射膜，而僅在希望減少光通量的開口部13側(cè)的隔板15的表面不貼反射膜，從而能減少特定的發(fā)光部10的光通量。由此，由于通過僅向隔板15追加反射膜等薄膜、或移動(dòng)隔板15的配置場所、或追加隔板15，能極容易地增加或減少來自部分開口部13的光通量，或極容易地進(jìn)行入射到導(dǎo)光體14的光的方向性偏移的調(diào)整，因此，即使在作為光源裝置而完成組裝之后，或在因更換光源等而改變光源11的位置的情況下，也無需進(jìn)行開口部13、光源11、導(dǎo)光體14的定位或調(diào)整。(實(shí)施方式2)接著，使用圖8對本發(fā)明的實(shí)施方式2進(jìn)行說明。另外，對于與實(shí)施方式I共同的各構(gòu)件，附予相同的標(biāo)記，省略其詳細(xì)說明。在本實(shí)施方式中，裝置的結(jié)構(gòu)與上式實(shí)施方式I相同，但是反射箱和導(dǎo)光體的形狀不同于實(shí)施方式I。圖8是表示實(shí)施方式2的光源裝置200的主要部分結(jié)構(gòu)的主視圖和側(cè)視圖。反射箱22沿著管狀的光源11的長軸方向、具有截面為U字形的反射面，該反射面以包圍光源11的不與導(dǎo)光體25相對的面的方式形成。對于U字形的形狀，優(yōu)選為例如以光源11的長軸作為單側(cè)焦點(diǎn)的橢圓面。在這種情況下，對于從光源11射出的光中的、不直接入射到導(dǎo)光體25的光，也只要入射到橢圓面的反射面，就能以一次反射來聚光到導(dǎo)光體25。此時(shí)，對于開口部13及導(dǎo)光體25的入射面26，優(yōu)選為設(shè)置在橢圓的另一個(gè)焦點(diǎn)附近。由此，能進(jìn)一步提高入射到導(dǎo)光體25的入射效率。另外，還能提高入射到導(dǎo)光體25的光的 方向性(相對于光源11的長邊方向垂直的方向的方向性)。而且，相比利用反射膜覆蓋箱形形狀的反射箱12的內(nèi)壁面，由于僅使用少量反射膜即可，因此，即使在使用金等高價(jià)反射膜的情況下，也能抑制制造成本。由此，由于已提高相對于光源11的長軸方向垂直的方向的方向性，因此，導(dǎo)光體25也可以只具有提高另一個(gè)方向(長軸方向)的方向性的效果。即，如圖8所示的導(dǎo)光體25那樣，在四棱柱形的兩對傾斜面中，從光源11的長軸方向觀察到的一對面也可以不發(fā)生傾斜?；蛘?，也可以比另一對面稍微傾斜。在上述形狀中，也只要從導(dǎo)光體25射出的光的方向性具有所希望的特性即可。由此，相比實(shí)施方式I的導(dǎo)光體14，能進(jìn)一步使導(dǎo)光體25實(shí)現(xiàn)小型化。(實(shí)施方式3)下面，參照圖9來說明本發(fā)明的實(shí)施方式3。另外，對于與上述實(shí)施方式I 2共同的各構(gòu)件，附予相同的標(biāo)記，省略其詳細(xì)說明。圖9示出了本實(shí)施方式的光源裝置300。光源裝置300與上式實(shí)施方式的不同點(diǎn)在于，相對于一個(gè)發(fā)光部10具有一個(gè)反射箱32。設(shè)置本實(shí)施方式的反射箱32，使其不包圍整個(gè)光源11，而分別包圍各發(fā)光部10。另外，在反射箱32上開設(shè)有與導(dǎo)光體14的連接點(diǎn)即開口部13，除此之外，還開設(shè)有兩處光源11能通過的孔部33。優(yōu)選為孔部33采用以下結(jié)構(gòu)即，與光源11的外形為相同形狀，且是稍大于光源11的開口，在光源11與孔部33的周邊之間盡可能不存在間隙，以使得盡可能減小來自光源11的光損耗。另外，為了從各導(dǎo)光體11獲得更均勻的方向性，優(yōu)選為如本實(shí)施方式那樣，光源的兩端從反射箱32露出到外側(cè)，但是，也可以采用將光源的兩端收納于反射箱32的內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，從發(fā)光部IOa射出的光幾乎全部從反射箱32a的內(nèi)表面通過開口部13a而向?qū)Ч怏w14a射出，來自發(fā)光部IOa的光幾乎不會(huì)經(jīng)由相鄰的反射箱32b而通過開口部13b來從導(dǎo)光體14b射出。S卩，反射箱32起到以下作用即，防止來自內(nèi)置的發(fā)光部10的光經(jīng)由其他相鄰的其他反射箱32而入射到相鄰的導(dǎo)光體14。同時(shí)，還起到以下作用即，防止來自內(nèi)置的發(fā)光部10以外的相鄰的發(fā)光部10的光入射到其內(nèi)部，從而防止射出到與內(nèi)置的發(fā)光部10相對應(yīng)的導(dǎo)光體14。
由于來自光源11的出射光幾乎全部都是從發(fā)光部10射出的，因此，即使以僅包圍發(fā)光部10的方式來配置反射箱32,也幾乎不減少來自導(dǎo)光體14的光輸出。在本實(shí)施方式中，反射箱32本身還擔(dān)當(dāng)著光分離單元15的作用。由此，通過對每一個(gè)發(fā)光部10設(shè)置反射箱32，從而能比實(shí)施方式I進(jìn)一步使光源11周邊實(shí)現(xiàn)小型化。另外，由于反射箱32內(nèi)的由反射膜覆蓋的面積減小，因此，能制成更便宜的反射箱32。另外，在上述實(shí)施方式I中，在調(diào)整發(fā)光部10、反射箱12、隔板15的位置時(shí)，在希望從導(dǎo)光體14a、14b射出幾乎相同的光通量的光的情況下，需要根據(jù)發(fā)光部10a、10b這兩者的位置來對反射箱12進(jìn)行定位，并將隔板15配置在其中央。另一方面，在本實(shí)施方式中，由于能獨(dú)立地移動(dòng)反射箱32a和32b,因此，對于各發(fā)光部10a、10b能容易地分別決定反射箱32的位置，所以，具有能進(jìn)一步提高位置精度的效果。(實(shí)施方式4)下面，參照圖10及圖11來說明本發(fā)明的實(shí)施方式4。在本實(shí)施方式中，示出具有上述光源裝置中的任一裝置、將模擬太陽光向照射對象照射的模擬太陽光照射裝置的一個(gè)例子。另外，對于與上述實(shí)施方式共同的各構(gòu)件，附予相同的標(biāo)記，省略其詳細(xì)說明。 圖10是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的模擬太陽光照射裝置700的主要部分結(jié)構(gòu)的圖。如該圖所示，模擬太陽光照射裝置700包括兩個(gè)光源裝置100、兩個(gè)光學(xué)濾光片(光譜調(diào)制用構(gòu)件)71、兩個(gè)反射鏡72、及一個(gè)導(dǎo)光板73。光源裝置100是例如實(shí)施方式I所記載的光源裝置100。光源裝置100如上所述包括光源11、反射箱12、開口部13、導(dǎo)光體14、及隔板15。另外，在導(dǎo)光板73的內(nèi)部形成有多個(gè)反射槽74 (光反射單元)。接著，對本實(shí)施方式的模擬太陽光照射裝置700的動(dòng)作進(jìn)行說明。從光源11射出的光由設(shè)置于反射箱12的內(nèi)壁的反射膜而重復(fù)反射，最終從開口部13入射到導(dǎo)光體14。從導(dǎo)光體14的入射面16入射的光會(huì)在導(dǎo)光體14的傾斜的外壁上發(fā)生全反射，從而使其輻射角接近垂直于導(dǎo)光體14的入射面16或出射面17的角度。由此，重復(fù)進(jìn)行全反射，從導(dǎo)光體14射出對輻射角進(jìn)行了控制的方向性強(qiáng)的光。例如，在實(shí)施方式I的光源裝置100中，將輻射角控制在大約30度以內(nèi)。從光源裝置100射出的光會(huì)入射到光學(xué)濾光片71，使其光譜的規(guī)定波長段的光發(fā)生衰減，成為具有所希望的光譜的模擬太陽光，并射出。模擬太陽光由反射鏡72進(jìn)行反射，從導(dǎo)光板73的端面入射到導(dǎo)光板73的內(nèi)部。由于在導(dǎo)光板73的表面形成有多個(gè)反射槽(光反射單元)74,因此，光由反射槽74進(jìn)行反射并從導(dǎo)光板73向照射對象射出。接下來，對各光學(xué)元件詳細(xì)說明其作用等。在本實(shí)施方式中，光源裝置100使用實(shí)施方式I所記載的光源裝置100，但是實(shí)際上不僅能使用實(shí)施方式2及3所記載的光源裝置，也可以使用本發(fā)明的其他光源裝置。光源裝置100擔(dān)當(dāng)著提高從光源11射出的光的方向性并將其入射到光學(xué)濾光片的作用。此時(shí)，優(yōu)選為將方向性控制在輻射角30度以內(nèi)，換言之，更優(yōu)選為將方向性控制在20度以內(nèi)。其原因在于，后述的光學(xué)濾光片71具有角度相關(guān)性。而且，通過控制方向性，從而能抑制從光源裝置100到導(dǎo)光板73的光路中的、因偏離光路而損耗的光。對于光學(xué)濾光片71，將其設(shè)置在光源裝置100的導(dǎo)光體14的出射面17附近，使其具有使入射光的發(fā)光光譜優(yōu)化的透射特性。具體而言，使入射光中的、特定波長頻帶的發(fā)光光譜衰減。由此，對從導(dǎo)光體14的出射面射出的光的發(fā)光光譜進(jìn)行調(diào)整。
在本實(shí)施方式中，對于光學(xué)濾光片71，使用層疊有折射率不同的多層薄膜的多層膜系列，例如使用大氣濾光片。大氣濾光片大多使用介質(zhì)多層膜，具有入射角相關(guān)性。因而，為了充分發(fā)揮其性能，需要使提高了方向性的光入射到光學(xué)濾光片71。一般而言，優(yōu)選為將入射到光學(xué)濾光片71的光的方向性控制在30度以內(nèi)，更優(yōu)選為將其控制在20度以內(nèi)。通過入射具有將方向性控制在20度或30度以內(nèi)的光，從而能充分地提高光學(xué)濾光片71的性能。在本實(shí)施方式中，由于將從光源裝置100射出的出射光的方向性控制在30度以內(nèi)，因此，能使從光學(xué)濾光片71射出的光的發(fā)光光譜更接近自然的太陽光的光譜。圖11是表示基準(zhǔn)太陽光光譜(JISC8941)的圖。優(yōu)選為使透射過光學(xué)濾光片71的光的發(fā)光光譜盡可能接近圖11所示的基準(zhǔn)太陽光光譜(JISC8941)。另外，優(yōu)選為從模擬太陽光照射裝置700照射的模擬太陽光的發(fā)光光譜與基準(zhǔn)太陽光的發(fā)光光譜之間的差異小于±25%,更優(yōu)選為小于±5*%。另外，優(yōu)選為光學(xué)濾光片71稍大于導(dǎo)光體14的出射面17,以使得能接收來自導(dǎo)光體14的全部出射光。其原因在于，對于未入射到光學(xué)濾光片71的光,若其發(fā)光光譜未被調(diào)整，該光進(jìn)入到之后的光路，則會(huì)對整個(gè)發(fā)光光譜帶來影響。
·
通過光學(xué)濾光片71的光朝向與光學(xué)濾光片71呈45度角度而配置的反射鏡72。反射鏡72對入射的光進(jìn)行反射,并導(dǎo)向?qū)Ч獍?3的一端(入射面)。導(dǎo)光板73的材料例如為石英玻璃。射入導(dǎo)光板73的光在外壁重復(fù)全反射,并在其內(nèi)部進(jìn)行傳播。另外，例如在導(dǎo)光板73的內(nèi)部形成有多個(gè)楔形的反射槽74(光反射單元)。入射到導(dǎo)光板73的光在導(dǎo)光板73的內(nèi)部進(jìn)行傳播的途中，會(huì)入射到反射槽74，并由反射槽74進(jìn)行反射，傳播角度偏離斯涅耳定律的全反射條件，射出到導(dǎo)光板73的外部。由此，導(dǎo)光板73起如下作用使射入的光在其內(nèi)部進(jìn)行傳播，并且，利用設(shè)置于其內(nèi)部的反射槽74對光進(jìn)行反射，并將光射出到外部。此外，反射槽74可以是本實(shí)施方式那樣的楔形，也可以是其他形狀。而且，也可以不是反射槽，而是包括印刷于導(dǎo)光板73的表面的散射體的印刷體。在這種情況下，在導(dǎo)光板73內(nèi)進(jìn)行傳播的光若射入印刷體，則利用內(nèi)部的散射體產(chǎn)生散射，從而從導(dǎo)光板73射出?；蛘?，也可以不是印刷體，而設(shè)置利用激光等對導(dǎo)光板表面進(jìn)行了微細(xì)加工的散射面。只要是能改變在導(dǎo)光板73的內(nèi)部進(jìn)行傳播的光的前進(jìn)方向、破壞全反射條件以將光從導(dǎo)光板73射出的方法，就可以是任何方法。模擬太陽光照射裝置700最終將模擬太陽光從導(dǎo)光板73的表面向被照射對象進(jìn)行照射。在本實(shí)施方式中，模擬太陽光的照射方向平行于導(dǎo)光體14的長軸的配置方向，即平行于圖10所示的z軸。在照射模擬太陽光時(shí)，模擬太陽光照射裝置700如上所述利用導(dǎo)光板73內(nèi)部的反射槽74。此時(shí),從導(dǎo)光板73的與被照射對象相反的一側(cè)有時(shí)也射出光,但是，若此處具有反射板(未圖示)，則能由反射板對光進(jìn)行反射，并照射至被照射對象。此外，如圖10所示，模擬太陽光照射裝置700包括兩個(gè)光源裝置100。具體而言，將一個(gè)光源裝置100設(shè)置在模擬太陽光照射裝置700的殼體的一端(圖10的左側(cè))，將另一個(gè)光源裝置100設(shè)置在殼體的另一端(圖10的右側(cè))。與之相對應(yīng)，還具備兩個(gè)光學(xué)濾光片71及反射鏡72。將來自各光源裝置100的光中的一方入射到導(dǎo)光板73的一端,另一方入射到導(dǎo)光板73的另一端，從而能進(jìn)一步提高從模擬太陽光照射裝置700照射的模擬太陽光的強(qiáng)度。另外，能容易地控制照射至被照射對象的光的照度不均勻。
另外，模擬太陽光照射裝置700在從紙面向內(nèi)的方向(X軸方向)上具有一定的寬度。因此，根據(jù)被照射對象的面積，也可以在從紙面向內(nèi)的方向上排列配置多個(gè)光源裝置100，從而構(gòu)成圖10所示的模擬太陽光照射裝置700。在本實(shí)施例中，如上所述那樣使用導(dǎo)光板73來將模擬太陽光照射至被照射對象，但是本發(fā)明并不限于此。例如，也可以在光學(xué)濾光片71的上部配置由多個(gè)透鏡構(gòu)成的光擴(kuò)散構(gòu)件，來將均勻分散的光照射至被照射對象。應(yīng)該認(rèn)為本次披露的實(shí)施方式及實(shí)施例的所有方面僅是舉例表示，并非是限制性的?？烧J(rèn)為本發(fā)明的范圍并不是由上述說明表示，而是由權(quán)利要求的范圍表示，包含在與權(quán)利要求的范圍同等的意義及范圍內(nèi)的所有變更。即，本發(fā)明并不限于上述各實(shí)施方式。從業(yè)人員可在權(quán)利要求書所示的范圍內(nèi)，對本發(fā)明進(jìn)行種種變更。即，在權(quán)利要求書所示的范圍內(nèi)，若將適當(dāng)變更后的技術(shù)手段進(jìn)行組 合，則可以得到新的實(shí)施方式。即，發(fā)明的詳細(xì)說明項(xiàng)中完成的具體實(shí)施方式
都只是為了闡明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，不應(yīng)狹義地理解為只限于這樣的具體例子，可在本發(fā)明的精神和下面所記載的權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，進(jìn)行各種變更后加以實(shí)施。(本發(fā)明概括)如上所述，本發(fā)明的光源裝置是對從光源射出的光進(jìn)行聚光并將其射出的光源裝置，上述光源裝置內(nèi)置有上述光源，并將上述光源配置在反射箱內(nèi)，還包括多個(gè)導(dǎo)光體，該多個(gè)導(dǎo)光體是具有面積不同的兩個(gè)端面的圓柱狀或棱柱狀；以及光分離單元，上述反射箱上設(shè)置有多個(gè)開口部，對上述開口部分別設(shè)置上述導(dǎo)光體，使該導(dǎo)光體的面積較小的端面向著上述光源，上述光分離單元配置在某個(gè)開口部與相鄰的其他開口部之間。另外，本發(fā)明的光源裝置中，優(yōu)選為上述光源包括多個(gè)發(fā)光部，上述光分離單元配置在某個(gè)發(fā)光部與相鄰的其他發(fā)光部之間。另外，本發(fā)明的光源裝置中，優(yōu)選為上述光分離單元由板狀的隔板構(gòu)成，上述隔板上形成有上述光源能通過的孔部。另外，本發(fā)明的光源裝置中，優(yōu)選為上述光分離單元改變從上述光源射出的光的光通量、或波長特性。另外，本發(fā)明的光源裝置中，優(yōu)選為上述光分離單元由反射板構(gòu)成、或由反射膜覆蓋與上述光源相對的面。
權(quán)利要求
1.一種光源裝置， 對從光源放射出的光進(jìn)行聚光并將其射出，其特征在于， 將所述光源配置在反射箱內(nèi)，所述光源裝置包括 多個(gè)導(dǎo)光體，該多個(gè)導(dǎo)光體是具有面積不同的兩個(gè)端面的圓柱狀或棱柱狀；以及 光分離單元， 所述反射箱上設(shè)置有多個(gè)開口部， 對所述開口部分別設(shè)置所述導(dǎo)光體，使該導(dǎo)光體的面積較小的端面向著所述光源， 所述光分離單元配置在某個(gè)開口部與相鄰的其他開口部之間。
2.如權(quán)利要求I所述的光源裝置，其特征在于， 所述光源包括多個(gè)發(fā)光部， 所述光分離單元配置在某個(gè)發(fā)光部與相鄰的其他發(fā)光部之間。
3.如權(quán)利要求I或2所述的光源裝置，其特征在于， 所述光分離單元由板狀的隔板構(gòu)成， 所述隔板上形成有所述光源能通過的孔部。
4.如權(quán)利要求I至3的任一項(xiàng)所述的光源裝置，其特征在于， 所述光分離單元改變從所述光源射出的光的光通量、或波長特性。
5.如權(quán)利要求I至4的任一項(xiàng)所述的光源裝置，其特征在于， 所述光分離單元由反射板構(gòu)成、或由反射膜覆蓋其與所述光源相對的面。
6.一種光源裝置， 對從光源射出的光進(jìn)行聚光并將其射出，其特征在于， 所述光源包括多個(gè)發(fā)光部， 將所述光源配置在反射箱內(nèi)，所述光源裝置包括 導(dǎo)光體，該導(dǎo)光體是具有面積不同的兩個(gè)端面的圓柱狀或棱柱狀， 在所述反射箱上設(shè)置有開口部及所述光源能通過的孔部， 所述反射箱及所述導(dǎo)光體具有與所述發(fā)光部相同的數(shù)量， 對所述開口部分別設(shè)置所述導(dǎo)光體，使該導(dǎo)光體的面積較小的端面向著所述光源。
7.一種模擬太陽光照射裝置， 是向照射對象照射模擬太陽光的模擬太陽光照射裝置，其特征在于，包括 權(quán)利要求I至6中的任一項(xiàng)所述的光源裝置；以及 配置在從所述光源裝置射出的光的入射位置的光譜調(diào)制用構(gòu)件，所述光譜調(diào)制用構(gòu)件使入射光中特定波長頻帶的光譜衰減，并將衰減后的光射出。
全文摘要
本發(fā)明的光源裝置是對從光源射出的光進(jìn)行聚光并將其射出的光源裝置，其特征在于，將上述光源配置在反射箱內(nèi)，上述光源裝置包括多個(gè)導(dǎo)光體，該多個(gè)導(dǎo)光體是具有面積不同的兩個(gè)端面的圓柱狀或棱柱狀；以及光分離單元，上述反射箱上設(shè)置有多個(gè)開口部，對上述開口部分別設(shè)置上述導(dǎo)光體，使該導(dǎo)光體的面積較小的端面向著上述光源，上述光分離單元配置在某個(gè)開口部與相鄰的其他開口部之間。由此，提供一種以高輸出射出方向性強(qiáng)的出射光的小型的光源裝置、及使用該光源裝置的模擬太陽光照射裝置。
文檔編號F21V8/00GK102762916SQ20118001028
公開日2012年10月31日 申請日期2011年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月27日
發(fā)明者中村篤, 井殿多聞, 南功治, 多田野宏之, 小林章子, 藤原紀(jì)人 申請人:夏普株式會(huì)社