专利名称：光源装置及具备光源装置的模拟阳光照射装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于照射模拟阳光的模拟阳光照射装置、以及设置在该模拟阳光照射装置中的光源装置。
背景技术：
近年，对能够照射类似阳光的人工光(模拟阳光)的装置的需求越来越大。特别是随着太阳能电池技术的迅速发展和普及，为了用于太阳能电池的检验、测定、及实验，特别需要能够高精度地照射模拟阳光的装置。模拟阳光需要具备的主要因素是使其发光光谱接近自然阳光。专利文献I揭示了一个示例，具体为利用扩散光照射方式实现的模拟阳光照射装置。图12示出了该模拟阳光 照射装置的结构。图12所示的模拟阳光照射装置具备灯外箱101以及反射板105。在所述灯外箱101中，光学滤光片103被装载在比模拟阳光的照射范围的面积小的光放射面，且在内部设置了氙气灯102等灯。所述反射板105被配置在与所述灯外箱101的光学滤光片103对向侧的位置上。所述模拟阳光照射装置通过使氙气灯的光透过光学滤光片103来照射模拟阳光。此外，作为对灯光源放射的光高效率地进行集光的方案，多采用椭圆反射镜及集光镜。专利文献2揭示了一个示例，具体为采用椭圆反射镜和集光镜的照明装置。图13示出了该照明装置的结构。图13所示的照明装置将灯201的光源201a放射的光在第2焦点集光，其中，所述灯201被配置在椭圆反射镜202的第I焦点。椭圆反射镜202的集光区域具有围绕所述第2焦点扩展出的一定范围，因此，在没有集光镜203的情况下，会产生没有入射到棒透镜204的光。为此，集光镜203为了使椭圆反射镜202进行集光所得的光没有遗漏地入射至棒透镜204的入射面，在比棒透镜204的入射面更小的区域再次进行集光。(现有技术文献)专利文献I :日本国专利申请公开公报“特开2003-28785号公报”;2003年I月29
日公开。专利文献2 :日本国专利申请公开公报“特开2007-234527号公报” ；2007年9月13日公开。
发明内容
(本发明要解决的问题)然而，在所述图12所示的结构中，入射至光学滤光片103的光的指向性(放射角)没有被控制。也就是说，不具备在氙气灯102照射的光入射至光学滤光片103之前控制所述指向性的技术方案。因此，散射光会入射至光学滤光片103。由此可见，在图12所示的结构中，对于具有入射角依存性的光学滤光片103来说，光损失较大，而且也不能充分发挥光学滤光片103的特性，无法获得期望的特性。另外，在所述图13所示的结构中，虽然可以获得经椭圆反射镜202进行了指向性控制的光，但是，在通过集光镜203再次将光集光于比棒透镜204的入射面小的区域的过程中，指向性(放射角)产生较大紊乱，无法获得具有期望的指向性的光。也就是说，在图13所示的结构中，无法对指向性(放射角)得到控制的光进行高效率地集光。(解决问题的方案)本发明就是鉴于上述现有的问题而完成的，其目的在于，提供一种小型的光源装置以及具有该光源装置的模拟阳光照射装置，其中，所述光源装置能够控制放射角，且实现了较高的集光率。
S卩，为了解决上述问题，本发明的第I光源装置具有管状光源，用于放射光；椭圆反射板，被配置成使所述管状光源位于该椭圆反射板的第I焦点，且使该管状光源放射的光在该椭圆反射板的第2焦点集光；前反射板，被配置在与所述椭圆反射板对向的位置，该前反射板的剖面为以管状光源位置为中心的圆弧，且该前反射板还设有用于使光射出的开口部；圆形反射板，被配置在与所述前反射板对向的位置，用于反射与出射方向逆行的光;侧反射板，具有反射面，该反射面与所述管状光源的长轴线方向垂直；导光体，该导光体的与所述前反射板的所述开口部尺寸相同的光入射面被配置在该开口部，且该导光体在自该光入射面起到光出射面为止的导光区域中控制光的指向性；所述光源装置的特征在于所述导光体的所述光入射面被配置在比所述第2焦点更靠近所述第I焦点，且比所述椭圆反射板的椭圆短轴与椭圆面的交点更靠近所述第2焦点的位置。此外，为了解决上述课题，本发明的第2光源装置具有电子管光源，用于放射光；椭圆反射板，被配置成使所述电子管光源位于该椭圆反射板的第I焦点，且使该电子管光源放射的光在该椭圆反射板的第2焦点集光；前反射板，被配置在与所述椭圆反射板对向的位置，该前反射板的剖面为以电子管光源位置为中心的圆弧，且该前反射板还设有用于使光射出的开口部；圆形反射板，被配置在与所述前反射板对向的位置，用于反射与出射方向逆行的光;导光体，该导光体的与所述前反射板的所述开口部尺寸相同的光入射面被配置在该开口部，且该导光体在自该光入射面起到光出射面为止的导光区域中控制光的指向性；所述光源装置的特征在于所述导光体的所述光入射面被配置在比所述第2焦点更靠近所述第I焦点，且比所述椭圆反射板的椭圆短轴与椭圆面的交点更靠近所述第2焦点的位置。根据上述技术方案，本发明的第I和第2光源装置具有前反射板，该前反射板被配置在与所述椭圆反射板对向的位置，该前反射板的剖面为以光源位置为中心的圆弧，且该前反射板还具有用于射出光的开口部。由此，能够在使椭圆反射板所反射的光的指向性不产生较大紊乱的情况下，将椭圆反射板所反射的光导向前反射板的开口部。“以光源位置为中心的圆弧”是指，不一定需要将光源位置设置成严格意义上的中心，只要与以光源位置为中心时取得的作用效果相同即可，只要是实质上以光源位置为中心的圆弧即可。此外，根据上述技术方案，本发明的第I和第2光源装置具有导光体，该导光体的与所述前反射板的开口部尺寸相同的光入射面被配置在该开口部，且该导光体在自该光入射面起到光出射面为止的导光区域中控制光的指向性。因此，即使在将光谱调制用部件配置在该光出射面的情况下，也能够使指向性得到了控制的光入射至光谱调制用部件。由此，能够提供一种光源装置，该光源装置能够充分发挥光谱调制用部件的特性。根据上述技术方案，导光体的入射面被配置在前反射板的开口部。因此，能够使经椭圆反射板控制了角度的光直接射至导光体。根据上述技术方案，前反射板的开口部与导光体的入射面具有相同的尺寸。由此， 能够使高效率地控制了指向性的光入射至导光体。在上述图13中，虽然通过椭圆反射镜控制了光的指向性，但经集光镜反射后，该光会变换成随机光，使得与光轴方向构成0° 90°入射角的光，严格来说是使无限接近90°的入射角的光入射至棒透镜。与此相对，根据具有上述技术方案的本发明的光源装置，如上所述，能够使经椭圆反射板控制了角度的光直接射至导光体，且能够使高效率地控制了指向性的光入射至导光体。特别是，导光体的光入射面被配置在比所述第2焦点更靠近所述第I焦点，且比所述椭圆反射板的椭圆短轴与椭圆面的交点更靠近所述第2焦点的位置。因此，能够使出射指向性不产生较大恶化，有望改善出射效率。根据上述技术方案，还配置有圆形反射板。如果使光源侧面的椭圆反射板延长至光源的下方(不与导光体对向的一侧)，则椭圆面与光源相互干涉，曲率不同的椭圆面会导致焦点位置产生错位，这就无法在目标集光位置(第2焦点)集光。对此，如本发明所述，将与光源构成同心圆的圆形反射板配置在不与导光体对向一侧的位置，由此，光源发出的光向正相反的方向反射，且被与导光体对向一侧的椭圆反射板反射，从而能够在第2焦点附近集光。根据上述技术方案，本发明具有侧反射板，在配置了管状光源的情况下，该侧反射板具有垂直于管状光源的长轴线方向的反射面。由此，侧反射板与椭圆反射板一起控制管状光源放射的放射状光的指向性，从而能够将光导向前反射板的开口部。综上所述，根据具有上述技术方案的本发明，能够提供一种光源装置，该光源装置能够控制放射角，且实现了高效的集光率，并能够小型化。此外，本发明还包含模拟阳光照射装置，该模拟阳光照射装置具有具备上述技术方案的光源装置。本发明的其他目的、特征、及优点可以通过以下所示的内容得到充分的理解。此外，本发明的优势可以通过参照附图进行的以下说明而变得清楚。(发明的效果)如上所述，本发明的第I光源装置具有管状光源，用于放射光；椭圆反射板，被配置成使所述管状光源位于该椭圆反射板的第I焦点，且使该管状光源放射的光在该椭圆反射板的第2焦点集光；前反射板，被配置在与所述椭圆反射板对向的位置，该前反射板的剖面为以管状光源位置为中心的圆弧，且该前反射板还设有用于使光射出的开口部；
圆形反射板，被配置在与所述前反射板对向的位置，用于反射与出射方向逆行的光;侧反射板，具有反射面，该反射面与所述管状光源的长轴线方向垂直；导光体，该导光体的与所述前反射板的所述开口部尺寸相同的光入射面被配置在该开口部，且该导光体在自该光入射面起到光出射面为止的导光区域中控制光的指向性；所述光源装置的特征在于所述导光体的所述光入射面被配置在比所述第2焦点更靠近所述第I焦点，且比所述椭圆反射板的椭圆短轴与椭圆面的交点更靠近所述第2焦点的位置。另外，如上所述，本发明的第2光源装置具有电子管光源，用于放射光；·椭圆反射板，被配置成使所述电子管光源位于该椭圆反射板的第I焦点，且使该电子管光源放射的光在该椭圆反射板的第2焦点集光；前反射板，被配置在与所述椭圆反射板对向的位置，该前反射板的剖面为以电子管光源位置为中心的圆弧，且该前反射板还设有用于使光射出的开口部；圆形反射板，被配置在与所述前反射板对向的位置，用于反射与出射方向逆行的光;导光体，该导光体的与所述前反射板的所述开口部尺寸相同的光入射面被配置在该开口部，且该导光体在自该光入射面起到光出射面为止的导光区域中控制光的指向性；所述光源装置的特征在于所述导光体的所述光入射面被配置在比所述第2焦点更靠近所述第I焦点，且比所述椭圆反射板的椭圆短轴与椭圆面的交点更靠近所述第2焦点的位置。根据上述技术方案，能够提供一种光源装置，该光源装置能够控制放射角，且实现了高效的集光率，并能够小型化。
图I是本发明一实施方式的模拟阳光照射装置的结构示意图。图2是图I所示的模拟阳光照射装置的部分扩大图。图3是设置在图I所示的模拟阳光照射装置中的光源装置的结构示意图。图4是设置在图I所示的模拟阳光照射装置中的光源装置的部分结构示意图。图5是设置在图I所示的模拟阳光照射装置中的光源装置的部分结构示意图。图6是设置在图I所示的模拟阳光照射装置中的光源装置的部分结构示意图。图7是验证设置在图I所示的模拟阳光照射装置中的光源装置的指向性的结果的坐标图，图中(a)是表示导光体的出射面X方向的指向性分布的坐标图，图中(b)是表示导光体的出射面y方向的指向性分布的坐标图，图中(c)是表示导光体的入射面位置与导光体的出射效率、导光体的出射指向性间关系的坐标图。图8是表示阳光的基准光谱的坐标图。图9是设置在本发明一实施方式的模拟阳光照射装置中的光源装置的另一结构的示意图。图10是图9所示的光源装置的部分结构示意图。
图11是图9所示的光源装置的部分结构示意图。图12是现有的模拟阳光照射装置的结构示意图。图13是现有的以效率化为目的的光源装置的结构示意图。[附图标记说明]I 光源装置2 反射体3 壳体3a 冷却装置 4 导光板4a 散射沟10 光源装置11 (管状)光源12 反射部件13 圆形反射板14 椭圆反射板15 侧反射板16 前反射板18 椭圆短轴19 第I焦点20 第2焦点21 开口部23 电子管光源30 导光体32 光路40 光学滤光片50 区域60 表面区域70 模拟阳光照射装置80 照射面
具体实施例方式[实施方式I]下面，根据图f图8，对本发明的一实施方式进行说明。在本实施方式中，如图I所示，对用于使模拟阳光照射至照射面80的模拟阳光照射装置70进行详细说明。模拟阳光为一种人工光，具有无限近似自然光(阳光)的发光光谱。在照射面例如配置有太阳能电池。就本发明而言，尤其是模拟阳光照射装置中设置的光源装置，为本发明的特征。在此，首先来说明模拟阳光照射装置的整体结构，然后对光源装置进行详细说明。(模拟阳光照射装置的结构)
图I为本发明一实施方式的模拟阳光照射装置70的主要结构示意图。如图I所示，模拟阳光照射装置70具有光源装置10、壳体3、反射体2、以及导光板4。光源装置10被装载在壳体3的左右两端。在本实施方式中，壳体3的左右两端分别配置有I个光源装置10，但光源装置10的数量并无限制，而且也可以只配置在左右两端中的任意一端。详细内容将在下文中描述，这里只说明光源装置10具有光源11，光源11射出的光如图I中箭头所示，穿过光源装置10的内部而入射至反射体2。详细内容将在下文中说明。壳体3用来保持光源装置10，在保持光源装置10的位置附近具有冷却装置3a。通过该冷却装置3a，能防止因光源11导致模拟阳光照射装置70整体温度上升从而导致测定结果不均。 反射体2位于壳体3的上部，被配置在能使光源装置10射出的光入射的位置，并能够将光源装置10射出的光的光路变更为期望的方向。可以采用反射镜作为反射体2。被反射体2反射的光入射至导光板4。导光板4被配置在壳体3的上表面,将射出光的光出射面(表面区域60朝上进行配置。经反射体2反射的光入射至导光板4并被导入其内部，然后自表面区域60射出而射向照射面80。自导光板4的表面区域60朝照射面80照射模拟阳光时，利用设置在导光板4的光反射机构。图2是图I所示的导光板4的区域50的部分结构扩大示意图。如图2所示，导光板4的内部均设置有多个散射沟4a，该散射沟4a具有反射光的性质。如图2所示，入射至导光板4内部的光经散射沟4a反射，被导向照射面80。通过调整散射沟4a的齿距和形状，能够在某种程度上提高照度的均匀性。这些齿距和形状需要根据入射至导光板4的光的放射指向性进行最佳化。因此，例如，当将氙气灯用作光源11时，只要根据氙气灯的光的放射指向性来设计导光板4的齿距和形状即可。设置在导光板4的光反射机构并不限于图2所示的结构。例如，也可以是在导光板4的表面形成凹凸的结构，为了实现该凹凸结构，例如也可以在导光板4的表面以含有串珠的油墨形成多个块。该块具有使光散射的散射体的功能。(光源装置的结构)下面，根据图3的(a)和(b)，以及图4，对光源装置10进行详细说明。图3的(a)和(b)为光源装置10的结构示意图。图3的(a)表示从与看图I时相同的方向所看到的光源装置10，图3的(b)表示从旁边看图3的(a)所示的结构时所看到的光源装置10。图4为光源装置的详细结构的示意图，表示从与看图I时相同的方向所看到的光源装置10。如图3的(a)和(b)所示，光源装置10具有光源11、反射部件12、导光体30、以及光学滤光片40 (光谱调制用部件)。光源装置10构成为，光源11射出的光经反射部件12入射至导光体30，使经导光体30导出的光入射至光学滤光片40。(光源11)可以采用现有的模拟阳光照射装置的光源作为光源11。例如，氙气灯以及卤素灯等。此外，光源11的形状例如可以采用管状，并将光源11配置在椭圆反射板14的第I焦点19附近。在本实施方式中，对具有管状光源11的结构进行说明。管状光源11构成为，使其周围以放射状射出光。(反射部件12)反射部件12能够使光源11射出的光中的、来自于光源的朝导光体30之外的方向射出的光入射，并反射至导光体30。如图4所示，反射部件12包括圆形反射板13 (U字型反射镜、凹坑)、椭圆反射板14 (U字型反射镜)、侧反射板15 (侧部镜)、以及前反射板16 (反光镜)。以下对反射部件12的各部件进行说明。圆形反射板13为一种反射镜，具有沟的形状，该沟是沿着管状光源11的长轴方向，以覆盖管状光源11的不与导光体30对向一侧的方式形成的。自管状光源11的不与导光体30对向的一侧射出的光不能直接入射至导光体30，但该光可以经圆形反射板13向导 光体30反射。由此，管状光源11的不与导光体30对向一侧射出的光就能够入射至导光体30。椭圆反射板14呈自圆形反射板13的沟状端部向导光体30延伸的近似于锥形的形状。在此，椭圆反射板14与圆形反射板13能够形成为一个整体，根据沿管状光源11的长轴垂直切断后的剖面(图4所示的状态)来看该整体结构时，可以看出呈近似U字型。椭圆反射板14能够使以下所述的光朝导光体30反射，其中，所述光是指，来自于光源的朝导光体30之外的方向射出的光、以及经圆形反射板13反射的、向导光体30之外的方向反射的光等。椭圆反射板14可以为反射镜。如图3的(b)所示，侧反射板15与管状光源11的端部相对应地设置有两个，侧反射板15彼此隔开一定距离设置，该隔开距离(宽)只要比导光体30的入射面宽即可。侧反射板15由反射镜构成，该反射镜以沿垂直于管状光源11长轴的方向扩展的面，作为反射面。由此，与椭圆反射板14同样，能够使以下所述的光朝导光体30反射，其中，所述光是指，来自于光源的朝导光体30之外的方向射出的光、以及经圆形反射板13反射的、向导光体30之外的方向反射的光等。前反射板16被配置在导光体30的入射面附近。例如，如图3的(a)所示，前反射板16被配置在与导光体30的入射面相邻的位置。如图4所示，前反射板16具有处在与椭圆反射板14和圆形反射板13对向的位置上的反射镜，该反射镜的剖面呈圆弧状，该圆弧大致以光源位置作为中心。此外，前反射镜16还具有开口部21，该开口部21与导光体30的入射面呈相同形状。就前反射板16的开口部21而言，将椭圆反射板14的椭圆短轴18与椭圆面之间的2个交点分别与椭圆反射板14的第2焦点20相连形成2条线段，位于开口部21处的该2条线段之间的距离与开口部21的直径一致。前反射板16能够反射以下所述的光，并使其转向其他反射部件(如椭圆反射板
14、圆形反射板13)，其中，所述光是指放射角稍有错位，从而偏离导光体30的光入射面而向该入射面附近反射的光。由此，到达导光体30的光入射面附近的光会返回光源所在的一侧。如此，通过前反射板16，能够使光源11的光更有效地入射至导光体30的入射面。在前反射板16的开口部21，邻接配置有导光体30的光入射面。即，经反射部件12反射并导向前反射板16的开口部21的光被直接入射至导光体30的光入射面。由此，与开口部21和导光体30的光入射面之间具有间隙的结构相比，能够提高光入射量。如上所述，不仅能使光源11发出的可以直接入射至导光体30的入射面的光入射至导光体30的入射面，还具有构成反射部件12的各种反射材料，从而能够使没有直接入射至导光体30的入射面的光反射，并最终入射至导光体30的入射面。因此，能够提高光源11的光利用率。(导光体30)如图3的(b)所不,导光体30的结构为，自一端(光入射面)到另一端(光出射面)，导光体的宽(图3中X轴方向的长度)逐渐增加。该宽度方向与所述管状光源11的长轴平行。自导光体30的光入射面入射的光被导入内部,并自光出射面射出。自光入射面入射的光在通过具有图3的(b)所示结构的导光体30内部时，其放射方向统一变化成一定方·向。图5表不光通过图3的(b)所不的导光体30内部时的一例情形。如图5所不,导光体30的侧面(锥形面)能够反射光。由此，通过反射(连续反射)，使所述放射方向统一成一定方向。在图5中，示意性地示出了通过反射而朝光出射面射出的光的光路32。导光体30具有4个侧面，其结构为其中2个面彼此对向而其余2个面也彼此对向。S卩，构成为，图3的(a)所示的一对对向面(图3的(a)示出其中的一个面)和图3的(b)所示的一对对向面(图3的(b)示出其中的一个面)。图5为图3的(a)和(b)所示的导光体30的面的扩大图。由图5可知，导光体30的其中一对对向面呈长方形。然而，本发明并不限于此，如图6所示，两对对向面也可以均呈宽度向光的出射侧逐渐增加的锥形。图6所示的结构更能够控制光的放射角(指向性)。在此，光的放射角是指，光轴(z轴)与自导光体30的出射面射出的光所构成的角度。由此，通过导光体30，能够控制入射至光学滤光片40的光的指向性(放射角)。即，导光体30将自其入射面入射的光导向导光区域，该导光区域以导光体30的侧面作为光反射面。在该导光区域中，通过光在侧面连续反射，来控制放射角。另外，由于导光体30呈宽度自入射面向出射面逐渐增加的锥形，因此，能够使透过导光体内部(导光区域)的光的放射指向性由随机变为具有一定方向。由此，具有规定的指向性的光自导光体30的出射面射出。通过将该种导光体30配置在光源11和光学滤光片40之间，能够使具有规定的指向性的光入射至光学滤光片40。由于光学滤光片40具有入射角依存性，因此，在现有结构中，如上所述，存在由于不能使具有规定的指向性的光入射至光学滤光片所导致的各种问题，而根据本发明的结构，由于能够使与光学滤光片40的入射角依存性相适应的光入射，因而能够显著抑制光的损失。此外，也能够充分发挥光学滤光片40的特性。(光学滤光片40)光学滤光片40被配置在导光体30的出射面附近，透光导光体30内部的光入射至该光学滤光片40。作为优选,光学滤光片40与导光体30的出射面的尺寸相同，或者比该出射面稍大一点。光学滤光片40构成为，使特定波长带域的光谱衰减。换言之，仅使某波长带域的光谱透过。只要是具有此种功能的光学滤光片，均可以采用。(光源装置的指向性和出射效率的验证)图7的(a)和(b)示出了本实施方式的光源装置10的指向性的验证结果。图7的(C)示出了利用本实施方式的光源装置10，导光体入射面位置与导光体出射效率之间的关系的验证结果、以及导光体入射面位置与导光体出射指向性之间的关系的验证结果。导光体出射指向性是指出射角度落在-20度 +20度区域内的光，在全出射光束中的占有比。图7的(a)是表示导光体30的出射面X方向的指向性分布的坐标图。图7的(b)是表示导光体30的出射面y方向的指向性分布的坐标图。X方向和y方向与图3的(a)和(b)所示的X方向和y方向相同。根据图7的(a)和(b)可知，通过利用放射角(指向性)得到了控制的光源装置10和导光体30，能够容易地使指向性得到了控制的光向光轴方向射出。
根据图7的(C)可知，若使导光体30的光入射面位置向椭圆反射板14的第I焦点19 一侧偏移，则光出射效率提高。能够满足期望的出射指向性，且能够得到最大出射效率的光入射面位置满足以下条件将椭圆反射板的椭圆短轴与椭圆面之间的2个交点分别与椭圆反射板的第2焦点相连所形成的2条线段之间的距离，与前反射板的开口部直径大致一致。因此，无需计算或测定图7的(c)所示的出射效率与出射指向性，就能够容易地求出最佳导光体的入射面位置。例如，以-20mm至-25mm左右为最佳。(本实施方式的作用效果)如上所述，本实施方式的光源装置10具有前反射板16，该前反射板16被配置在与所述椭圆反射板对向的位置，且其剖面为以光源位置为中心的圆弧，且所述前反射板16还具有用于射出光的开口部。由此，能够在使椭圆反射板14所反射的光的指向性不产生较大紊乱的情况下，将椭圆反射板14所反射的光导向前反射板16的开口部21。“以光源位置为中心的圆弧”是指，不一定需要将光源位置设置成严格意义上的中心，只要与以光源11的位置为中心时取得的作用效果相同即可，只要是实质上以光源11的位置为中心的圆弧即可。此外，将导光体30的与前反射板16的开口部21尺寸相同的光入射面配置在该开口部，以控制自该光入射面起到光出射面为止的导光区域中的光的指向性，因此即使在将光学滤光片40配置在导光体30的光出射面的情况下，也能够使控制了指向性的光入射至光学滤光片40。因此，能够提供充分发挥了光学滤光片40的特性的光源装置。导光体30的光入射面被配置在前反射板16的开口部21。由此，能够使经椭圆反射板14控制了角度的光直接射至导光体30。根据上述结构，前反射板16的开口部21与导光体30的入射面具有相同的尺寸。由此，能够使最高效率地控制了指向性的光入射至导光体30。此外，特别是，导光体30的光入射面位于比椭圆反射板14的第2焦点20更靠近第I焦点的位置，且位于比椭圆反射板14的椭圆短轴18与椭圆面的2个交点更靠近第2焦点的位置，因此，如图7的(c)所示，不会使出射指向性较大恶化，有望改善出射效率。在本实施方式的光源装置10中，如果配置圆形反射板13以使光源11的侧面的椭圆反射板14延长至光源的下方(不与导光体对向的一侧)，则椭圆面与光源相互干涉，曲率不同的椭圆面会导致焦点位置产生错位，这就无法在目标集光位置(第2焦点)集光。对此，如本发明所述，将与光源11构成同心圆的圆形反射板13配置在不与导光体30对向一侧的位置，由此，光源11发出的光向正相反的方向反射，且被与导光体30对向一侧的椭圆反射板14反射,从而能够在第2焦点附近集光。根据上述结构，本发明具有侧反射板15，在配置了管状光源11的情况下，该侧反射板15具有垂直于管状光源11的长轴线方向的反射面。由此，侧反射板15与椭圆反射板14 一起控制管状光源放射的放射状光的指向性,从而能够将光导向前反射板16的开口部21。根据本发明的技术方案，与现有技术相比，通过光学滤光片40使光得到充分的调整(调制)。因此，通过将本实施方式的光源装置10，作为图I所示模拟阳光照射装置70的光源装置进行配置，则能够实现提供与阳光更近似的光的装置。阳光光谱如图8所示(JISC 8941)。根据本实施方式的光源装置10的结构，由于能够使具有规定的指向性的光入射至光学滤光片40，因此，与现有技术相比，能够实现装置的小型化。将如上所述实现了小型 化的光源装置10设置在模拟阳光照射装置70中，就能够使模拟阳光照射装置小型化。对于无指向性的光源所放射的光，通过有效地配置反射面，仅使能获得期望的放射特性的光入射至导光体，由此实现小型化。亦即，无需运用多重反射、大面积反射，就能够获得期望的放射特性。因此，能够使光源装置本身小型化。(实施方式2)下面，根据图9至图12，对本发明的其他实施方式进行说明。在本实施方式中，主要说明与上述实施方式I之间的区别点，为了便于说明，对与在实施方式I中说明过的部件功能相同的部件赋予相同的附图标记，并省略其说明。图9和图10是本实施方式的光源装置10’的结构示意图。本实施方式的光源装置10’为，用图9所示的光源装置10’，来取代图3的(a)和(b)所示的实施方式I的光源装置10。如图10所示，本实施方式的光源装置10’具有电子管光源23、反射部件12’、以及导光体30’。电子管光源23的构造为，发光体(例如灯丝)周围被玻璃球覆盖，该电子管光源23以球状放射的方式自光源放射出光。作为该电子管光源23的一个例子，可以举出电珠。反射部件12’具有圆形反射板13、椭圆反射板14、以及前反射板16。反射部件12’相对于所述电子管光源23的光轴(z轴)呈圆形对称的形状。所述前反射板16的功能和配置、以及开口部21的尺寸，与图4所示的实施方式I相同，在此省略其说明。如图11的(a)和(b)所示，导光体30’相对于电子管光源23的光轴(z轴)呈圆形对称形状。即使导光体30’的形状为不具有锥形的圆柱，也能够通过椭圆反射板14的形状容易地进行指向性控制，但图11所示的具有锥形的圆柱构造能够更好地控制光的放射角(指向性)。导光体30’的光入射面与实施方式I相同,在此省略其说明。本发明并不限于上述各实施方式。本领域的技术人员在权利要求所示的范围内，能够进行各种变更。即，如果在权利要求所示的范围内组合适当变更的技术方案，就能够获得新的实施方式。也就是说，在本发明的详细说明中介绍的具体实施方式
原则上来说仅是为了使本发明的技术内容更加明确，不应该仅限定在这样的具体实施例中而进行狭义的解释。在本发明的精神下，以及权利要求所示的范围内，可以进行各种变更实施。(本发明的总结)为了解决上述问题，本发明的第I光源装置具有管状光源，用于放射光；椭圆反射板，被配置成使所述管状光源位于该椭圆反射板的第I焦点，且使该管状光源放射的光在该椭圆反射板的第2焦点集光；前反射板，被配置在与所述椭圆反射板对向的位置，该前反射板的剖面为以管状光源位置为中心的圆弧，且该前反射板还设有用于使光射出的开口部；圆形反射板，被配置在与所述前反射板对向的位置，用于反射与出射方向逆行的 光;侧反射板，具有反射面，该反射面与所述管状光源的长轴线方向垂直；导光体，该导光体的与所述前反射板的所述开口部尺寸相同的光入射面被配置在该开口部，且该导光体在自该光入射面起到光出射面为止的导光区域中控制光的指向性；所述光源装置的特征在于所述导光体的所述光入射面被配置在比所述第2焦点更靠近所述第I焦点，且比所述椭圆反射板的椭圆短轴与椭圆面的交点更靠近所述第2焦点的位置。此外，为了解决上述课题，本发明的第2光源装置具有电子管光源，用于放射光；椭圆反射板，被配置成使所述电子管光源位于该椭圆反射板的第I焦点，且使该电子管光源放射的光在该椭圆反射板的第2焦点集光；前反射板，被配置在与所述椭圆反射板对向的位置，该前反射板的剖面为以电子管光源位置为中心的圆弧，且该前反射板还设有用于使光射出的开口部；圆形反射板，被配置在与所述前反射板对向的位置，用于反射与出射方向逆行的光;导光体，该导光体的与所述前反射板的所述开口部尺寸相同的光入射面被配置在该开口部，且该导光体在自该光入射面起到光出射面为止的导光区域中控制光的指向性；所述光源装置的特征在于所述导光体的所述光入射面被配置在比所述第2焦点更靠近所述第I焦点，且比所述椭圆反射板的椭圆短轴与椭圆面的交点更靠近所述第2焦点的位置。根据上述技术方案，本发明的第I和第2光源装置具有前反射板，该前反射板被配置在与所述椭圆反射板对向的位置，该前反射板的剖面为以光源位置为中心的圆弧，且该前反射板还具有用于射出光的开口部。由此，能够在使椭圆反射板所反射的光的指向性不产生较大紊乱的情况下，将椭圆反射板所反射的光导向前反射板的开口部。“以光源位置为中心的圆弧”是指，不一定需要将光源位置设置成严格意义上的中心，只要与以光源位置为中心时取得的作用效果相同即可，只要是实质上以光源位置为中心的圆弧即可。此外，根据上述技术方案，本发明的第I和第2光源装置具有导光体，该导光体的与所述前反射板的开口部尺寸相同的光入射面被配置在该开口部，且该导光体在自该光入射面起到光出射面为止的导光区域中控制光的指向性。因此，即使在将光谱调制用部件配置在该光出射面的情况下，也能够使指向性得到了控制的光入射至光谱调制用部件。由此，能够提供一种光源装置，该光源装置能够充分发挥光谱调制用部件的特性。根据上述技术方案，导光体的入射面被配置在前反射板的开口部。因此，能够使经椭圆反射板控制了角度的光直接射至导光体。根据上述技术方案，前反射板的开口部与导光体的入射面具有相同的尺寸。由此，能够使高效率地控制了指向性的光入射至导光体。在上述图13中，虽然通过椭圆反射镜控制了光的指向性，但经集光镜反射后，该光会变换成随机光，使得与光轴方向构成0° 90°入射角的光，严格来说是使无限接近90°的入射角的光入射至棒透镜。与此相对，根据具有上述技术方案的本发明的光源装置，如上所述，能够使经椭圆反射板控制了角度的光直接射至导光体，且能够使高效率地控制了指向性的光入射至导光体。特别是，导光体的光入射面被配置在比所述第2焦点更靠近所述第I焦点，且比所述椭圆反射板的椭圆短轴与椭圆面的交点更靠近所述第2焦点的位置。因此，能够使出射 指向性不产生较大恶化，有望改善出射效率。根据上述技术方案，还配置有圆形反射板。如果使光源侧面的椭圆反射板延长至光源的下方(不与导光体对向的一侧)，则椭圆面与光源相互干涉，曲率不同的椭圆面会导致焦点位置产生错位，这就无法在目标集光位置(第2焦点)集光。对此，如本发明所述，将与光源构成同心圆的圆形反射板配置在不与导光体对向一侧的位置，由此，光源发出的光向正相反的方向反射，且被与导光体对向一侧的椭圆反射板反射，从而能够在第2焦点附近集光。根据上述技术方案，本发明具有侧反射板，在配置了管状光源的情况下，该侧反射板具有垂直于管状光源的长轴线方向的反射面。由此，侧反射板与椭圆反射板一起控制管状光源放射的放射状光的指向性，从而能够将光导向前反射板的开口部。综上所述，根据具有上述技术方案的本发明，能够提供一种光源装置，该光源装置能够控制放射角，且实现了高效的集光率，并能够小型化。本发明的第I和第2光源装置在上述技术方案的基础上，还优选将所述椭圆反射板的椭圆短轴与椭圆面之间的2个交点分别与所述椭圆反射板的所述第2焦点相连所形成的线段之间的距离，与所述前反射板的所述开口部的直径一致。根据上述技术方案，能够使出射指向性不产生较大恶化，有望改善出射效率。本发明的第I和第2光源装置在上述技术方案的基础上，还优选所述导光体呈宽度自所述光入射面向所述光出射面逐渐增加的锥形。通过采用上述呈锥形的导光体，能够使通过导光体内部(导光区域)的光的放射指向性由随机变为具有一定方向。由此，通过设置该种导光体，能够使具有规定的指向性的光自导光体的光出射面射出，从而使上述光入射至光谱调制用部件。本发明的第I和第2光源装置在上述技术方案的基础上，还优选在所述导光体的所述光出射面侧配置有光谱调制用部件，该光谱调制用部件射出从入射的光中衰减掉特定波长带域的光谱之后的光。根据上述技术方案，由于所述导光体的光出射面所射出的具有规定指向性的光入射至光谱调制用部件，因此能够充分发挥光谱调制用部件的上述特性。在此，光谱调制用部件即所谓的光学滤光片，如上所述具有入射角依存性。因此，在现有技术方案中，存在由于不能使具有规定的指向性的光入射至上述光学滤光片所导致的各种问题，而根据本发明的技术方案，由于能够使与光谱调制用部件的入射角依存性相适应的光入射，因而能够显著抑制光的损失。此外，根据本发明的技术方案，由于能够使具有规定的指向性的光高效地入射至光谱调制用部件，因此，与现有技术方案相比，能够实现装置的小型化。通过实现如上所述的小型化和高效率化，只要将本发明的光源装置作为模拟阳光照射装置的光源装置进行设置，就能够实现模拟阳光照射装置的小型化。此外，本发明还包含模拟阳光照射装置，该模拟阳光照射装置具有具备上述技术方案的光源装置。
本发明的模拟阳光照射装置在上述技术方案的基础上，还优选在所述光源装置中，在所述导光体的所述光出射面侧配置有光谱调制用部件，该光谱调制用部件射出从入射的光中衰减掉特定波长带域的光谱之后的光，且还具有导光板，所述光谱调制用部件射出的光入射至该导光板。(备注事项)换言之，本发明具有以下特点。即，本发明的光源装置具有管状光源；椭圆反射板，对所述管状光源放射的光进行集光，该椭圆反射板的反射面的剖面为椭圆弧；前反射板，被配置在与所述椭圆反射板对向的位置，该前反射板的剖面为以光源位置为大致中心的圆弧，且该前反射板还具有用于使光射出的开口部；圆形反射板，被配置在与所述前反射板对向的位置，用于反射与出射方向逆行的光；侧反射板，与所述管状光源的长轴线方向垂直；所述光源装置的特征在于所述光源被配置在椭圆反射板的第I焦点，用于射出所述光的开口部被配置在比所述椭圆反射板的第2焦点更靠近第I焦点侧的位置。此外，本发明的另一光源装置具有电子管状光源；椭圆反射板，对所述电子管状光源放射的光进行集光，该椭圆反射板的反射面的剖面为椭圆弧；前反射板，被配置在与所述椭圆反射板对向的位置，该前反射板的剖面为以光源位置为大致中心的圆弧，且该前反射板还具有用于使光射出的开口部；圆形反射板，被配置在与所述前反射板对向的位置，用于反射与出射方向逆行的光；所述光源装置的特征在于所述光源部的光源被配置在椭圆反射板的第I焦点，用于射出所述光的开口部被配置在比所述椭圆反射板的第2焦点更靠近第I焦点侧的位置。根据上述技术方案，就所述光源部而言，向所述导光体入射光的位置优选满足以下条件将所述椭圆反射板的椭圆短轴与椭圆面间的交点分别与所述椭圆反射板的第2焦点相连所形成的线段之间的距离，与所述光源部的开口部大致一致。此外，本发明的模拟阳光照射装置的特征在于具有所述光源装置。(产业上的利用可能性)本发明的光源装置能够用于太阳能电池的检验、测定、以及实验。并可以用于化妆品、涂料、粘着剂、以及各种材料的褪色和耐光试验。此外，还能够用于光催化剂的检验和实验、以及需要自然光的其他各种实验。
权利要求
1.一种光源装置，具有 管状光源，用于放射光； 椭圆反射板，被配置成使所述管状光源位于该椭圆反射板的第I焦点，且使该管状光源放射的光在该椭圆反射板的第2焦点集光； 前反射板，被配置在与所述椭圆反射板对向的位置，该前反射板的剖面为以管状光源位置为大致中心的圆弧，且该前反射板还设有用于使光射出的开口部； 圆形反射板，被配置在与所述前反射板对向的位置，用于反射与出射方向逆行的光； 侧反射板，具有反射面，该反射面与所述管状光源的长轴线方向垂直； 导光体，该导光体的与所述前反射板的所述开口部尺寸相同的光入射面被配置在该开口部，且该导光体在自该光入射面起到光出射面为止的导光区域中控制光的指向性； 所述光源装置的特征在于 所述导光体的所述光入射面被配置在比所述第2焦点更靠近所述第I焦点，且比所述椭圆反射板的椭圆短轴与椭圆面的交点更靠近所述第2焦点的位置。
2.一种光源装置，具有 电子管光源，用于放射光； 椭圆反射板，被配置成使所述电子管光源位于该椭圆反射板的第I焦点，且使该电子管光源放射的光在该椭圆反射板的第2焦点集光； 前反射板，被配置在与所述椭圆反射板对向的位置，该前反射板的剖面为以电子管光源位置为中心的圆弧，且该前反射板还设有用于使光射出的开口部； 圆形反射板，被配置在与所述前反射板对向的位置，用于反射与出射方向逆行的光；导光体，该导光体的与所述前反射板的所述开口部尺寸相同的光入射面被配置在该开口部，且该导光体在自该光入射面起到光出射面为止的导光区域中控制光的指向性； 所述光源装置的特征在于 所述导光体的所述光入射面被配置在比所述第2焦点更靠近所述第I焦点，且比所述椭圆反射板的椭圆短轴与椭圆面的交点更靠近所述第2焦点的位置。
3.根据权利要求I或2所述的光源装置，其特征在于 将所述椭圆反射板的椭圆短轴与椭圆面之间的2个交点分别与所述椭圆反射板的所述第2焦点相连所形成的线段之间的距离，与所述前反射板的所述开口部的直径一致。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的光源装置，其特征在于 所述导光体呈宽度自所述光入射面向所述光出射面逐渐增加的锥形。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的光源装置，其特征在于 在所述导光体的所述光出射面侧配置有光谱调制用部件，该光谱调制用部件射出从入射的光中衰减掉特定波长带域的光谱之后的光。
6.一种模拟阳光照射装置，其特征在于 具有权利要求I至5中任一项所述的光源装置。
7.根据权利要求6所述的模拟阳光照射装置，其特征在于 在所述光源装置中，在所述导光体的所述光出射面侧配置有光谱调制用部件，该光谱调制用部件射出从入射的光中衰减掉特定波长带域的光谱之后的光， 所述模拟阳光照射装置还具有导光板，所述光谱调制用部件射出的光入射至该导光板。
全文摘要
本发明一实施方式的光源装置(10)具有光源(11)；椭圆反射板(14)，对光源(11)放射的光进行集光；前反射板(16)，被配置在与椭圆反射板(14)对向的位置，其剖面为以光源位置为大致中心的圆弧，且前反射板(16)还具有用于使光射出的开口部(21)；和圆形反射板(13)，被配置在与前反射板(16)对向的位置，用于反射与出射方向逆行的光；具有与开口部(21)尺寸相同的光入射面的导光体(30)将光入射面临近开口部(21)设置。此外，导光体(30)被配置成将椭圆反射板(14)的椭圆短轴(18)与椭圆面间的交点分别与椭圆反射板(14)的第2焦点(20)相连所形成的线段间的距离，与导光体(30)的光入射面的直径一致。
文档编号F21Y101/00GK102918320SQ20118002588
公开日2013年2月6日 申请日期2011年6月29日 优先权日2010年6月29日
发明者藤原纪人, 南功治, 中村笃 申请人:夏普株式会社