JPH0342642B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0342642B2 JPH0342642B2 JP60166131A JP16613185A JPH0342642B2 JP H0342642 B2 JPH0342642 B2 JP H0342642B2 JP 60166131 A JP60166131 A JP 60166131A JP 16613185 A JP16613185 A JP 16613185A JP H0342642 B2 JPH0342642 B2 JP H0342642B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- fresnel lens
- optical system
- stage
- stage optical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 27
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
- G02B3/08—Simple or compound lenses with non-spherical faces with discontinuous faces, e.g. Fresnel lens
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、光を集光し光学系で伝送する集光
装置に関するものである。
装置に関するものである。
第４図は従来の集光装置の一例を示す構成図
で、１は入射光線、２は小口径のレンズ、３は光
学繊維またはこれに類似の光学系（以下単に光学
繊維系という）、４は光軸である。
で、１は入射光線、２は小口径のレンズ、３は光
学繊維またはこれに類似の光学系（以下単に光学
繊維系という）、４は光軸である。
従来の集光装置は小口径のレンズ２を用い、こ
のレンズ２の近軸光線のみを光学繊維系の中へ導
入していた。
のレンズ２の近軸光線のみを光学繊維系の中へ導
入していた。
したがつて、第５図に示すように大口径のレン
ズ５を使用し、全反射の臨界角θ以上の大きな角
度で入射光線１Ｌが導入された場合には光学繊維
系３の外に出て損失となつてしまう。これを防ぐ
ため、第６図に示すように光学繊維系３の受光部
に凹レンズ６を配設しておき、入射光線を光軸４
の方向へ屈折させている。この凹レンズ６によ
り、大口径のレンズ５を用いることは可能であ
り、光学繊維系３の伝送エネルギー密度を上げて
いた。
ズ５を使用し、全反射の臨界角θ以上の大きな角
度で入射光線１Ｌが導入された場合には光学繊維
系３の外に出て損失となつてしまう。これを防ぐ
ため、第６図に示すように光学繊維系３の受光部
に凹レンズ６を配設しておき、入射光線を光軸４
の方向へ屈折させている。この凹レンズ６によ
り、大口径のレンズ５を用いることは可能であ
り、光学繊維系３の伝送エネルギー密度を上げて
いた。
ところで、第７図、第８図に示すように太陽光
の集光装置に使用されるフレネルレンズ１１の直
径が1.5メートル程度の大きさのものになると、
光学繊維系３に凹レンズ６を使用する構造では凹
レンズ６の口径が大きくなり、高価なものとな
る。また凹レンズ６を用いなければフレネルレン
ズ１１の周辺からの光は光学繊維系３の臨角角θ
を越え、光学繊維系３の外に出て損失となる。さ
らに、フレネルレンズ１１の口径を大きくする
と、第７図および第８図のように、単一焦点の場
合、周辺部は鋸状突起１２の壁部１３が光路障害
となり、焦点に集まる光の割合が周辺部に向つて
減少してしまう問題点があつた。
の集光装置に使用されるフレネルレンズ１１の直
径が1.5メートル程度の大きさのものになると、
光学繊維系３に凹レンズ６を使用する構造では凹
レンズ６の口径が大きくなり、高価なものとな
る。また凹レンズ６を用いなければフレネルレン
ズ１１の周辺からの光は光学繊維系３の臨角角θ
を越え、光学繊維系３の外に出て損失となる。さ
らに、フレネルレンズ１１の口径を大きくする
と、第７図および第８図のように、単一焦点の場
合、周辺部は鋸状突起１２の壁部１３が光路障害
となり、焦点に集まる光の割合が周辺部に向つて
減少してしまう問題点があつた。
この発明に係る集光装置は、周辺部に向つて順
次焦点が長くなる同軸多焦点のフレネルレンズ
と、受光面にこのフレネルレンズの前記各焦点を
対応させた同軸の多段光学系を配設し、この多段
光学系の前記各段の受光面より入射する光の入射
角がすべて光学系の内部で全反射する臨界角の範
囲内となるように形成したものである。
次焦点が長くなる同軸多焦点のフレネルレンズ
と、受光面にこのフレネルレンズの前記各焦点を
対応させた同軸の多段光学系を配設し、この多段
光学系の前記各段の受光面より入射する光の入射
角がすべて光学系の内部で全反射する臨界角の範
囲内となるように形成したものである。
同軸多焦点のフレネルレンズを形成してフレネ
ルレンズに入射する入射光がすべて多段光学系の
受光面に入射して入射光の損失をなくす。
ルレンズに入射する入射光がすべて多段光学系の
受光面に入射して入射光の損失をなくす。
第１図ａ，ｂはこの発明の一実施例を示す模式
図である。
図である。
まず、第１図ａに示すように大口径のフレネル
レンズ２１がフレネルレンズ２１の半径によつ
て、例えば４個の焦点f1，f2，f3，f4を持つ。こ
れらの焦点f1〜f4に対応した多段光学繊維系２２
の４段の受光面２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ
により、大口径のフレネルレンズ２１に入射した
入射光線１をすべて多段光学繊維系２２の全反射
臨界角の範囲となる入射角で受光することが可能
である。なお、２３は前記入射光線１が照射され
ない空間で、これをメツシユで示す。この受光部
面をもつ多段光学繊維系２２の模式図を第１図ｂ
に示す。この図で、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２
２ｄはそれぞれ多焦点レンズの各焦点f1，f2，f3，
f4に対応する円形または円環状の受光面である。
第２図は第１図ａ，ｂを組み合せてなる集光装置
の断面図である。
レンズ２１がフレネルレンズ２１の半径によつ
て、例えば４個の焦点f1，f2，f3，f4を持つ。こ
れらの焦点f1〜f4に対応した多段光学繊維系２２
の４段の受光面２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ
により、大口径のフレネルレンズ２１に入射した
入射光線１をすべて多段光学繊維系２２の全反射
臨界角の範囲となる入射角で受光することが可能
である。なお、２３は前記入射光線１が照射され
ない空間で、これをメツシユで示す。この受光部
面をもつ多段光学繊維系２２の模式図を第１図ｂ
に示す。この図で、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２
２ｄはそれぞれ多焦点レンズの各焦点f1，f2，f3，
f4に対応する円形または円環状の受光面である。
第２図は第１図ａ，ｂを組み合せてなる集光装置
の断面図である。
また第３図はこの発明の集光装置の使用により
フレネルレンズ２１の周辺部の光も多段光学繊維
系２２に入射し、損失が従来例と比較して減少し
たことを示す説明図である。
フレネルレンズ２１の周辺部の光も多段光学繊維
系２２に入射し、損失が従来例と比較して減少し
たことを示す説明図である。
なお、上記の実施例では多段光学繊維系２２を
多段光学系として用いた場合を示したが、この発
明の多段光学系は必ずしも繊維のように細く、長
く、かつしなやかでなくともよい。例えば、フレ
ネルレンズ２１が直径10m位となると多段光学系
の直径も30cmとなる。さらに多段光学系は中空の
ライトガイドであつてもよい。
多段光学系として用いた場合を示したが、この発
明の多段光学系は必ずしも繊維のように細く、長
く、かつしなやかでなくともよい。例えば、フレ
ネルレンズ２１が直径10m位となると多段光学系
の直径も30cmとなる。さらに多段光学系は中空の
ライトガイドであつてもよい。
〔発明の効果〕
以上説明したようにこの発明は、周辺部に向つ
て順次焦点が長くなる同軸多焦点のフレネルレン
ズと、受光面にこのフレネルレンズの前記各焦点
を対応させた同軸の多段光学系を配設し、この多
段光学系の前記各段の受光面より入射する光の入
射角がすべて多段光学系の内部で全反射する臨界
角の範囲内となるように形成したので、レンズと
多段光学系との光学的接続が幾何光学の原理から
は損失のない構成となり、集光量を効果的に多段
光学系に伝送することが可能である。
て順次焦点が長くなる同軸多焦点のフレネルレン
ズと、受光面にこのフレネルレンズの前記各焦点
を対応させた同軸の多段光学系を配設し、この多
段光学系の前記各段の受光面より入射する光の入
射角がすべて多段光学系の内部で全反射する臨界
角の範囲内となるように形成したので、レンズと
多段光学系との光学的接続が幾何光学の原理から
は損失のない構成となり、集光量を効果的に多段
光学系に伝送することが可能である。
したがつて、太陽光学の集光、伝送システム、
大面積の光源から小面積の光源へと光の濃縮、光
通信における結合器等の広い分野への適用におい
て、以下のような利点を有する。
大面積の光源から小面積の光源へと光の濃縮、光
通信における結合器等の広い分野への適用におい
て、以下のような利点を有する。
１ 多段光学系の受光部での光学的損失が少な
い。
い。
２ 大口径集光のフレネルレンズを用いることが
できる。
できる。
３ 受光部での凹レンズ等は不要である。
４ フレネルレンズと多段光学系等の位置決めお
よび経年誤差などの対策も、フレネルレンズの
中心で多段光学系と固定することにより、損失
もなく行うことができる。
よび経年誤差などの対策も、フレネルレンズの
中心で多段光学系と固定することにより、損失
もなく行うことができる。
５ 構造が単純であるため、信頼性があり、かつ
安価である。
安価である。
第１図ａ，ｂはこの発明の模式図で、第１図ａ
はレンズの特性を示す図、第１図ｂは多段光学繊
維系の形状を示す模式図、第２図はこの発明の一
実施例を示す断面図、第３図はこの発明の集光装
置の特性を示す説明図、第４図は従来の集光装置
の一例を示す構成図、第５図は大口径のレンズを
使用した場合の入射光の損失を示す図、第６図は
従来の集光装置の光学繊維系の受光部凹レンズを
配設した場合を示す図、第７図，第８図はフレネ
ルレンズを使用した場合のフレネルレンズの周辺
部において入射光の損失を示す説明図である。 図中、１は入射光線、２１はフレネルレンズ、
２２は多段光学繊維系、２２ａ，２２ｂ，２２
ｃ，２２ｄは受光面、f1，f2，f3，f4は焦点であ
る。
はレンズの特性を示す図、第１図ｂは多段光学繊
維系の形状を示す模式図、第２図はこの発明の一
実施例を示す断面図、第３図はこの発明の集光装
置の特性を示す説明図、第４図は従来の集光装置
の一例を示す構成図、第５図は大口径のレンズを
使用した場合の入射光の損失を示す図、第６図は
従来の集光装置の光学繊維系の受光部凹レンズを
配設した場合を示す図、第７図，第８図はフレネ
ルレンズを使用した場合のフレネルレンズの周辺
部において入射光の損失を示す説明図である。 図中、１は入射光線、２１はフレネルレンズ、
２２は多段光学繊維系、２２ａ，２２ｂ，２２
ｃ，２２ｄは受光面、f1，f2，f3，f4は焦点であ
る。
Claims (1)
- １ 周辺部に向つて順次焦点が長くなる同軸多焦
点のフレネルレンズと、受光面にこのフレネルレ
ンズの前記各焦点を対応させた同軸の多段光学系
を配設し、この多段光学系の前記各段の受光面よ
り入射する光の入射角がすべて前記多段光学系の
内部で全反射する臨界角の範囲内となるように形
成したことを特徴とする集光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16613185A JPS6225711A (ja) | 1985-07-27 | 1985-07-27 | 集光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16613185A JPS6225711A (ja) | 1985-07-27 | 1985-07-27 | 集光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6225711A JPS6225711A (ja) | 1987-02-03 |
| JPH0342642B2 true JPH0342642B2 (ja) | 1991-06-27 |
Family
ID=15825607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16613185A Granted JPS6225711A (ja) | 1985-07-27 | 1985-07-27 | 集光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6225711A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63182601A (ja) * | 1987-01-26 | 1988-07-27 | Omron Tateisi Electronics Co | フレネル・レンズ |
| JP2508219B2 (ja) * | 1988-10-11 | 1996-06-19 | 日本電気株式会社 | 半導体レ―ザモジュ―ル |
| US4998794A (en) * | 1989-10-27 | 1991-03-12 | The Spectranetics Corporation | Meniscus lens for coupling an excimer beam into an optical fiber |
| JP5054730B2 (ja) * | 2009-06-04 | 2012-10-24 | 日本特殊光学樹脂株式会社 | ソーラーシステム用フレネルレンズ及びソーラーシステム |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5753924A (ja) * | 1980-09-17 | 1982-03-31 | Honshu Paper Co Ltd | Aruminiumudenkaikondensanoinkyokuzairyo |
| JPS58182610A (ja) * | 1982-04-20 | 1983-10-25 | Takashi Mori | 光エネルギ−入出力装置 |
-
1985
- 1985-07-27 JP JP16613185A patent/JPS6225711A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5753924A (ja) * | 1980-09-17 | 1982-03-31 | Honshu Paper Co Ltd | Aruminiumudenkaikondensanoinkyokuzairyo |
| JPS58182610A (ja) * | 1982-04-20 | 1983-10-25 | Takashi Mori | 光エネルギ−入出力装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6225711A (ja) | 1987-02-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |