JP2000249805A - 不連続線集光レンズ - Google Patents
不連続線集光レンズInfo
- Publication number
- JP2000249805A JP2000249805A JP11052351A JP5235199A JP2000249805A JP 2000249805 A JP2000249805 A JP 2000249805A JP 11052351 A JP11052351 A JP 11052351A JP 5235199 A JP5235199 A JP 5235199A JP 2000249805 A JP2000249805 A JP 2000249805A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- line
- condensing
- discontinuous
- light
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
- G02B19/0033—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use
- G02B19/0038—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with ambient light
- G02B19/0042—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with ambient light for use with direct solar radiation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
- F24S23/30—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with lenses
- F24S23/31—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with lenses having discontinuous faces, e.g. Fresnel lenses
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
- G02B19/0004—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed
- G02B19/0009—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed having refractive surfaces only
-
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 入射光線の透過効率が良好で、エネルギーロ
スが少なく、入光した光線を一線に正確に集めることが
可能である集光レンズを提供することを目的とする。 【解決手段】 媒質の入射光面を平面で見ると階段状の
平坦面とし、媒質の屈折面を集光曲面とした不連続線集
光レンズであって、平行光線を上記入射光面より入光さ
せた場合、上記屈折面から屈折光線として一線に集光す
る構造を有するレンズセグメントを組み合わせ配設し
て、上記課題を解決する不連続線集光レンズを提供す
る。
スが少なく、入光した光線を一線に正確に集めることが
可能である集光レンズを提供することを目的とする。 【解決手段】 媒質の入射光面を平面で見ると階段状の
平坦面とし、媒質の屈折面を集光曲面とした不連続線集
光レンズであって、平行光線を上記入射光面より入光さ
せた場合、上記屈折面から屈折光線として一線に集光す
る構造を有するレンズセグメントを組み合わせ配設し
て、上記課題を解決する不連続線集光レンズを提供す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、新規な構造を有す
る集光レンズに関し、より詳しくは、例えば太陽光集光
炉等に好適に使用される不連続線集光レンズに関するも
のである。
る集光レンズに関し、より詳しくは、例えば太陽光集光
炉等に好適に使用される不連続線集光レンズに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】太陽光を集光させて、光エネルギーを取
り出す太陽光集光炉としては、反射型、直達型など種々
のタイプのものが提案されている。
り出す太陽光集光炉としては、反射型、直達型など種々
のタイプのものが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】反射鏡を利用した反射
型の太陽光炉は、エネルギーロスが多い上に、光エネル
ギーの集光線での作業が困難であり、また太陽の追尾制
御も困難で、設備自体も大掛かりとなり、莫大な設備コ
ストがかかるなどの問題を有している。
型の太陽光炉は、エネルギーロスが多い上に、光エネル
ギーの集光線での作業が困難であり、また太陽の追尾制
御も困難で、設備自体も大掛かりとなり、莫大な設備コ
ストがかかるなどの問題を有している。
【０００４】そこで、本発明は、光学レンズを用いて、
太陽光を一線に集光させて利用する方法を種々検討した
が、従来の凸レンズを使用する方法では、凸レンズ自体
が構造上、上下対称の凸状曲面を有しているために入光
に対する反射率が高く、入光の透過効率が悪くなる欠陥
に加えて、集光線にバラツキがあり、理論通りの一線に
集まらないという欠陥があった。また、このような凸レ
ンズを用いた方法では、太陽光を広い範囲にわたって入
光させようとすれば、凸レンズの形状から大型となり、
そのため中央部分が分厚くなってしまい、強度の面から
いっても実際の使用はできないものとなってしまう。
太陽光を一線に集光させて利用する方法を種々検討した
が、従来の凸レンズを使用する方法では、凸レンズ自体
が構造上、上下対称の凸状曲面を有しているために入光
に対する反射率が高く、入光の透過効率が悪くなる欠陥
に加えて、集光線にバラツキがあり、理論通りの一線に
集まらないという欠陥があった。また、このような凸レ
ンズを用いた方法では、太陽光を広い範囲にわたって入
光させようとすれば、凸レンズの形状から大型となり、
そのため中央部分が分厚くなってしまい、強度の面から
いっても実際の使用はできないものとなってしまう。
【０００５】そこで、このような問題を解決するため、
特開昭62−225851号公報は、凸レンズの入光面を反射率
の少ない平坦にして、凸レンズの肉厚を薄肉にした複数
の扇型切片を同心円状に接合させた集光型装置を開示さ
れているが、これは太陽光を一線に集光させる構造でな
く、凸レンズの集光型装置であった。
特開昭62−225851号公報は、凸レンズの入光面を反射率
の少ない平坦にして、凸レンズの肉厚を薄肉にした複数
の扇型切片を同心円状に接合させた集光型装置を開示さ
れているが、これは太陽光を一線に集光させる構造でな
く、凸レンズの集光型装置であった。
【０００６】本発明者らは上述に鑑み、光線の透過効率
が良好でエネルギーロスが殆どなく、大型のものでも容
易に作成可能であり、入光した光線を集光線に正確に光
を集め得るレンズを提供することを目的として、新規な
構造の不連続線集光レンズを想到するに至った。ここ
で、「集光線」とは、従来の焦線ではなく、「光十字の
法則による」計算によって定めた線上をいう。
が良好でエネルギーロスが殆どなく、大型のものでも容
易に作成可能であり、入光した光線を集光線に正確に光
を集め得るレンズを提供することを目的として、新規な
構造の不連続線集光レンズを想到するに至った。ここ
で、「集光線」とは、従来の焦線ではなく、「光十字の
法則による」計算によって定めた線上をいう。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に提案された本発明の不連続線集光レンズは、屈折面を
集光曲面とし入射光面が階段状に連続した平坦面である
形状の複数のレンズセグメントで構成されているレンズ
であって、かつ該レンズセグメントの屈折面を通過した
光線が一線に集光し得るように集光曲面が形成され、該
レンズセグメントを組み合わせて配設されることを特徴
とする。
に提案された本発明の不連続線集光レンズは、屈折面を
集光曲面とし入射光面が階段状に連続した平坦面である
形状の複数のレンズセグメントで構成されているレンズ
であって、かつ該レンズセグメントの屈折面を通過した
光線が一線に集光し得るように集光曲面が形成され、該
レンズセグメントを組み合わせて配設されることを特徴
とする。
【０００８】また、屈折面を集光曲面とし入射光面が階
段状に連続した平坦面である形状の複数のレンズセグメ
ントで構成されているレンズであって、かつ該レンズセ
グメントの屈折面を通過した光線が一線に集光し得るよ
うに集光曲面が形成され、該レンズセグメントを組み合
わせて一線（Ｋ）に集光させることを特徴とする。
段状に連続した平坦面である形状の複数のレンズセグメ
ントで構成されているレンズであって、かつ該レンズセ
グメントの屈折面を通過した光線が一線に集光し得るよ
うに集光曲面が形成され、該レンズセグメントを組み合
わせて一線（Ｋ）に集光させることを特徴とする。
【０００９】また、上記複数のレンズセグメントの各々
を、平坦面を入射光側にして面一不連続に全体として階
段状に形成したことを特徴とする。
を、平坦面を入射光側にして面一不連続に全体として階
段状に形成したことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は、不連続線集光レンズの実
施の１例の断面及び平面図である。図２は、本発明にか
かる不連続線集光レンズの実施の１例の一部断面図であ
る。図３は、本発明にかかる不連続線集光レンズの実施
の１例の基本図である。図４は本発明にかかる不連続線
集光レンズ１０の実施の態様の１例の斜視図であり、図
５は、本発明にかかる不連続線集光レンズを構成するレ
ンズセグメント１２の実施の態様の１例の斜視図であ
り、図６は、本発明にかかる不連続線集光レンズの実施
の態様の一部拡大断面図である。図７は本発明にかかる
不連続線集光レンズの実施の態様の断面図である。図８
は本発明にかかる不連続線集光レンズの実施の形態の断
面及び平面図である。図９は、本発明にかかる不連続線
集光レンズの実施例である。
を参照して説明する。図１は、不連続線集光レンズの実
施の１例の断面及び平面図である。図２は、本発明にか
かる不連続線集光レンズの実施の１例の一部断面図であ
る。図３は、本発明にかかる不連続線集光レンズの実施
の１例の基本図である。図４は本発明にかかる不連続線
集光レンズ１０の実施の態様の１例の斜視図であり、図
５は、本発明にかかる不連続線集光レンズを構成するレ
ンズセグメント１２の実施の態様の１例の斜視図であ
り、図６は、本発明にかかる不連続線集光レンズの実施
の態様の一部拡大断面図である。図７は本発明にかかる
不連続線集光レンズの実施の態様の断面図である。図８
は本発明にかかる不連続線集光レンズの実施の形態の断
面及び平面図である。図９は、本発明にかかる不連続線
集光レンズの実施例である。
【００１１】まず、図５に従って、本発明にかかる不連
続線集光レンズを構成するレンズセグメント１２につい
て説明する。レンズセグメント１２は、屈折面１４が
「光十字の法則」によって計算された一定の曲率を有す
る円筒形状の一部で形成されており、屈折面１４を集光
曲面１６とし入射光面１８が階段状に連続した平坦面で
ある形状をなす。
続線集光レンズを構成するレンズセグメント１２につい
て説明する。レンズセグメント１２は、屈折面１４が
「光十字の法則」によって計算された一定の曲率を有す
る円筒形状の一部で形成されており、屈折面１４を集光
曲面１６とし入射光面１８が階段状に連続した平坦面で
ある形状をなす。
【００１２】レンズセグメント１２で構成された本発明
にかかる不連続線集光レンズの原理を図６に従って説明
する。平行光線２０をレンズセグメント１２の、レンズ
入射光面１８より入光させると、平行光線２０はレンズ
の入射光面１８に対して垂直に入光するため反射率は殆
どなくレンズ内を直進し、レンズ屈折面１４に至るが、
この屈折面１４は集光曲面１６となっているので、屈折
面より出た屈折光線２２は計算された集光線Ｋ２４（一
線）へ集光する。
にかかる不連続線集光レンズの原理を図６に従って説明
する。平行光線２０をレンズセグメント１２の、レンズ
入射光面１８より入光させると、平行光線２０はレンズ
の入射光面１８に対して垂直に入光するため反射率は殆
どなくレンズ内を直進し、レンズ屈折面１４に至るが、
この屈折面１４は集光曲面１６となっているので、屈折
面より出た屈折光線２２は計算された集光線Ｋ２４（一
線）へ集光する。
【００１３】より詳しく説明する。この屈折面１４及び
集光曲面１６は、媒質の入射光面１８を基準として、以
下の集光方程式（１）〜（３）に従って、これを満たす
媒質の屈折面の傾斜曲面の角度を規定することにより、
本発明にかかる不連続線集光レンズの集光曲面の角度を
決定する。
集光曲面１６は、媒質の入射光面１８を基準として、以
下の集光方程式（１）〜（３）に従って、これを満たす
媒質の屈折面の傾斜曲面の角度を規定することにより、
本発明にかかる不連続線集光レンズの集光曲面の角度を
決定する。
【００１４】すなわち、図７は、複数の上記レンズセグ
メントで構成された本発明にかかる不連続線集光レンズ
１０の断面図であり、この不連続線集光レンズ１０の中
心を通り、入射光面１８に対して直角に引かれる中心線
Ｙ及び中心軸Ｙと水平線Ｒとが直角に交わる交点をＯと
し、点Ｄと集光線Ｋとを結ぶ線Ｘと中心軸Ｙとの成す角
度をＡとする。
メントで構成された本発明にかかる不連続線集光レンズ
１０の断面図であり、この不連続線集光レンズ１０の中
心を通り、入射光面１８に対して直角に引かれる中心線
Ｙ及び中心軸Ｙと水平線Ｒとが直角に交わる交点をＯと
し、点Ｄと集光線Ｋとを結ぶ線Ｘと中心軸Ｙとの成す角
度をＡとする。
【００１５】点Ｏと点Ｄの間の距離をＲ、点Ｏと集光線
Ｋとの距離をＹとすると距離Ｒと中心軸Ｙと角度Ａとの
間には示す次の関係が成り立つ。
Ｋとの距離をＹとすると距離Ｒと中心軸Ｙと角度Ａとの
間には示す次の関係が成り立つ。
【００１６】 Ａ＝tan -1( Ｒ／Ｙ）・・・（１）
【００１７】図８は、屈折面Ｘ上の任意の点Ｄでの集光
曲面のレンズ屈折面Ｘの角度を求めるための説明図であ
るが、スネルの法則により光の通る媒体（ここではレン
ズと空気）の屈折率をＮ1 、Ｎ2 とし、入射角をθ1 、
屈折角をθ2 とすると、次の関係式が成り立つことが知
られている。
曲面のレンズ屈折面Ｘの角度を求めるための説明図であ
るが、スネルの法則により光の通る媒体（ここではレン
ズと空気）の屈折率をＮ1 、Ｎ2 とし、入射角をθ1 、
屈折角をθ2 とすると、次の関係式が成り立つことが知
られている。
【００１８】Ｎ1sinθ1=Ｎ2sinθ2
【００１９】ここでレンズを例えばアクリル樹脂（パラ
グラス）とすると、その屈折率は、Ｎ1=1.49である。空
気の屈折率をＮ2=１として任意の点Ｄに当てはめると、
グラス）とすると、その屈折率は、Ｎ1=1.49である。空
気の屈折率をＮ2=１として任意の点Ｄに当てはめると、
【００２０】 1.49 sinθ1=sin θ2 ・・・ （２） となる。
【００２１】また幾何光学的に解析すると集光曲面１６
（屈折面ｘ）上の任意の点Ｄでは、次の関係式が成り立
つ。
（屈折面ｘ）上の任意の点Ｄでは、次の関係式が成り立
つ。
【００２２】 θ2 −θ1 ＝Ａ（ピタゴラス）・・・（３）
【００２３】上記連立方程式（１）、（２）、（３）を
本明細書において集光方程式と呼ぶ。θ1 は、用いる媒
体・レンズの屈折率によるが、その全反射の臨界角度よ
りも小さいことが必要である。
本明細書において集光方程式と呼ぶ。θ1 は、用いる媒
体・レンズの屈折率によるが、その全反射の臨界角度よ
りも小さいことが必要である。
【００２４】本発明にかかる不連続線集光レンズの屈折
面は、従来の凸レンズとは異なり、曲面は「光十字の法
則による多重連立方程式」をみたす傾斜曲面で形成され
る。
面は、従来の凸レンズとは異なり、曲面は「光十字の法
則による多重連立方程式」をみたす傾斜曲面で形成され
る。
【００２５】ここで、「光十字の法則による不連続線集
光レンズの多重連立方程式」とは、以下の数１に示す。
光レンズの多重連立方程式」とは、以下の数１に示す。
【００２６】
【数１】
【００２７】この方程式により、光学理論上入射光面よ
りこの面に垂直に入光した全ての光線は、レンズ内での
吸収分を除けば反射成分は殆どなく、ほぼすべての光線
がスネルの法則を満足する屈折角を満たす光路に従って
一線に集光することが説明される。本発明において、屈
折光線は「集光線」に集束する。
りこの面に垂直に入光した全ての光線は、レンズ内での
吸収分を除けば反射成分は殆どなく、ほぼすべての光線
がスネルの法則を満足する屈折角を満たす光路に従って
一線に集光することが説明される。本発明において、屈
折光線は「集光線」に集束する。
【００２８】図４は、本発明にかかる不連続線集光レン
ズの実施の態様の１例の斜視図であり、図８は、断面図
及び平面図である。
ズの実施の態様の１例の斜視図であり、図８は、断面図
及び平面図である。
【００２９】この不連続線集光レンズＬは、入射光面１
８を面一から階段状とし屈折面１４を集光曲面１６とし
ている。この集光曲面１６、入射光面１８を基準とし
て、上述した不連続線集光多重連立方程式を満たす角度
が傾斜曲面となっているレンズセグメントを配設したも
のである。各レンズセグメントが、一線に集光し、さら
に、複数のレンズセグメントを組み合わせて、図４及び
図８に記載する本発明にかかる不連続線集光レンズは、
複数のレンズセグメントから屈折される光線をも一線に
集光している態様である。このように、光線を複数のレ
ンズセグメントによって、一線に集中した場合、集光線
上は、非常に高い熱、及び強い光線を発生し得る。その
温度及び照度は、レンズの入射光面積と集光位置面積、
レンズセグメントの数、組み合わせ方法等によって、任
意の温度、照度を獲得し得る。
８を面一から階段状とし屈折面１４を集光曲面１６とし
ている。この集光曲面１６、入射光面１８を基準とし
て、上述した不連続線集光多重連立方程式を満たす角度
が傾斜曲面となっているレンズセグメントを配設したも
のである。各レンズセグメントが、一線に集光し、さら
に、複数のレンズセグメントを組み合わせて、図４及び
図８に記載する本発明にかかる不連続線集光レンズは、
複数のレンズセグメントから屈折される光線をも一線に
集光している態様である。このように、光線を複数のレ
ンズセグメントによって、一線に集中した場合、集光線
上は、非常に高い熱、及び強い光線を発生し得る。その
温度及び照度は、レンズの入射光面積と集光位置面積、
レンズセグメントの数、組み合わせ方法等によって、任
意の温度、照度を獲得し得る。
【００３０】本発明にかかる不連続線集光レンズを構成
するレンズセグメントに適する材料は、光透過性、透明
性が良好で、軽量、かつ機械的強度が大きい特性を有す
るものであれば特に限定されないが、これら特性に優
れ、加工性に優れたアクリル樹脂が好適に用いられ得
る。
するレンズセグメントに適する材料は、光透過性、透明
性が良好で、軽量、かつ機械的強度が大きい特性を有す
るものであれば特に限定されないが、これら特性に優
れ、加工性に優れたアクリル樹脂が好適に用いられ得
る。
【００３１】レンズセグメントを通過した屈折光線が少
なくとも一線に集光することが、本発明にかかる不連続
線集光レンズの要件であり、各レンズセグメントは、隣
接するレンズセグメントと必ずしも接触及び接合しなく
てもよい。面一不連続とすると各レンズセグメント間に
空間が設けられることとなり、特に屋外に設けられると
いう環境面の種々の問題を回避することができる。すな
わち、かかる空間は、風の通気路となるため風圧を回避
することができ、また雨水がこの空間を流れ落ちるため
水がレンズに溜まることがない。さらに、鳥は、この空
間を抜けて飛ぶことができるため、レンズに衝突する等
の問題がない。
なくとも一線に集光することが、本発明にかかる不連続
線集光レンズの要件であり、各レンズセグメントは、隣
接するレンズセグメントと必ずしも接触及び接合しなく
てもよい。面一不連続とすると各レンズセグメント間に
空間が設けられることとなり、特に屋外に設けられると
いう環境面の種々の問題を回避することができる。すな
わち、かかる空間は、風の通気路となるため風圧を回避
することができ、また雨水がこの空間を流れ落ちるため
水がレンズに溜まることがない。さらに、鳥は、この空
間を抜けて飛ぶことができるため、レンズに衝突する等
の問題がない。
【００３２】上記空間を確保するためには、個々のレン
ズセグメントを一定の距離に集光するようにその位置を
固定する手段があればよい。具体的には、例えば、図８
に示すように、各レンズセグメントを連携する手段２６
および、レンズセグメントを組み合わせた不連続線集光
レンズを支えるための支持手段２８により、各レンズセ
グメントおよび不連続線集光レンズを固定する。この場
合、集光線からの距離に連動した屈折面の角度を設定
し、これに従った設計により個々のレンズセグメントに
ついて集光曲面を形成すればよい。
ズセグメントを一定の距離に集光するようにその位置を
固定する手段があればよい。具体的には、例えば、図８
に示すように、各レンズセグメントを連携する手段２６
および、レンズセグメントを組み合わせた不連続線集光
レンズを支えるための支持手段２８により、各レンズセ
グメントおよび不連続線集光レンズを固定する。この場
合、集光線からの距離に連動した屈折面の角度を設定
し、これに従った設計により個々のレンズセグメントに
ついて集光曲面を形成すればよい。
【００３３】上記レンズセグメントの組み合わせの態様
は、レンズセグメントから屈折した光線が、一線に集中
し得るレンズセグメントを用いる組み合わせであれば、
特に限定はない。上記のように、複数のレンズセグメン
トの集光線が、一線に集光する態様もあるが、一線に集
光するまでに、任意の面で屈折光を受けると一定の範囲
の面に、屈折光が集光することになる。例えば、図８断
面図のＮ−Ｎ’線で構成される面で屈折光線を受ける
と、図９の斜線部分の範囲内に、本発明にかかる不連続
線集光レンズに入射した光線が集約され、この範囲内に
おいて高い温度及び照度を得ることができる。この面は
不連続線集光レンズの面に平行であっても、またこの面
に対して平行でなく一定の角度を持った面であってもよ
い。この場合、温度、照度の選択は、計算されたレンズ
セグメントの調整により可能であり、任意の一定温度の
エリアを獲得し得る。
は、レンズセグメントから屈折した光線が、一線に集中
し得るレンズセグメントを用いる組み合わせであれば、
特に限定はない。上記のように、複数のレンズセグメン
トの集光線が、一線に集光する態様もあるが、一線に集
光するまでに、任意の面で屈折光を受けると一定の範囲
の面に、屈折光が集光することになる。例えば、図８断
面図のＮ−Ｎ’線で構成される面で屈折光線を受ける
と、図９の斜線部分の範囲内に、本発明にかかる不連続
線集光レンズに入射した光線が集約され、この範囲内に
おいて高い温度及び照度を得ることができる。この面は
不連続線集光レンズの面に平行であっても、またこの面
に対して平行でなく一定の角度を持った面であってもよ
い。この場合、温度、照度の選択は、計算されたレンズ
セグメントの調整により可能であり、任意の一定温度の
エリアを獲得し得る。
【００３４】また、上記レンズセグメントの組み合わせ
の態様としては、図８においては、各レンズセグメント
を方形に配列したものであったが、これに限定されるも
のではなく、円形、多角形、また、中央部分が抜けてい
る形状、互い違いに市松模様に配列されている形状等種
々の形状を、望ましい温度範囲、また、加熱する具体的
なエリアの形状によって、選択し得る。
の態様としては、図８においては、各レンズセグメント
を方形に配列したものであったが、これに限定されるも
のではなく、円形、多角形、また、中央部分が抜けてい
る形状、互い違いに市松模様に配列されている形状等種
々の形状を、望ましい温度範囲、また、加熱する具体的
なエリアの形状によって、選択し得る。
【００３５】さらに、本発明にかかる不連続線集光レン
ズを複数組み合わせた態様であってもよい。集光線を交
差させてもよく、この場合は、光線が交差した部分を含
む面で、高い温度、照度を得ることができる。さらに、
これらの集光線の集中するエリアよりレンズに近い任意
の面で屈折光線を受けてもよい。また、集光線を平行に
設置し得るように本発明にかかる不連続線集光レンズを
複数配設してもよく、その配列は限定されない。
ズを複数組み合わせた態様であってもよい。集光線を交
差させてもよく、この場合は、光線が交差した部分を含
む面で、高い温度、照度を得ることができる。さらに、
これらの集光線の集中するエリアよりレンズに近い任意
の面で屈折光線を受けてもよい。また、集光線を平行に
設置し得るように本発明にかかる不連続線集光レンズを
複数配設してもよく、その配列は限定されない。
【００３６】上記のようにして形成される本発明にかか
る不連続線集光レンズは、集光レンズを肉薄とすること
が可能であり、従来は不可能とされていた大型の集光レ
ンズを形成し、風圧に対する強度を有し、雨水、鳥類等
による障害をクリアした太陽光不連続線集光装置として
好適である。
る不連続線集光レンズは、集光レンズを肉薄とすること
が可能であり、従来は不可能とされていた大型の集光レ
ンズを形成し、風圧に対する強度を有し、雨水、鳥類等
による障害をクリアした太陽光不連続線集光装置として
好適である。
【００３７】以上、本発明にかかる不連続線集光レンズ
について、実施の形態を示して説明したが、本発明はこ
れらに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない
範囲の知識に基づき、種々なる改良、変更、修正を加え
た態様で実施し得る。
について、実施の形態を示して説明したが、本発明はこ
れらに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない
範囲の知識に基づき、種々なる改良、変更、修正を加え
た態様で実施し得る。
【００３８】
【発明の効果】本発明は、入射光面を平坦面とし、屈折
面を集光曲面としたレンズセグメントを正確に結合させ
て不連続線集光レンズを形成しているため、入射光線の
透過効率が良好であり、エネルギーロスが少なく、基本
的に線集光並びに長方形に集光することができる。ま
た、従来は不可能と考えられていた太陽追尾を備えた大
型の集光レンズを形成し、風圧、雨水、鳥類等の障害を
クリアした新規な太陽光不連続線集光装置を実現するこ
とができる。
面を集光曲面としたレンズセグメントを正確に結合させ
て不連続線集光レンズを形成しているため、入射光線の
透過効率が良好であり、エネルギーロスが少なく、基本
的に線集光並びに長方形に集光することができる。ま
た、従来は不可能と考えられていた太陽追尾を備えた大
型の集光レンズを形成し、風圧、雨水、鳥類等の障害を
クリアした新規な太陽光不連続線集光装置を実現するこ
とができる。
【図１】不連続線集光レンズの実施の１例の断面及び平
面図である。
面図である。
【図２】本発明にかかる不連続線集光レンズの実施の１
例の一部断面図である。
例の一部断面図である。
【図３】本発明にかかる不連続線集光レンズの実施の１
例の基本図である。
例の基本図である。
【図４】本発明にかかる不連続線集光レンズ１０の実施
の態様の１例の斜視図である。
の態様の１例の斜視図である。
【図５】本発明にかかる不連続線集光レンズを構成する
レンズセグメントの実施の態様の１例の斜視図である。
レンズセグメントの実施の態様の１例の斜視図である。
【図６】本発明にかかる不連続線集光レンズの実施の態
様の一部拡大断面図である。
様の一部拡大断面図である。
【図７】本発明にかかる不連続線集光レンズの実施の態
様の断面図である。
様の断面図である。
【図８】本発明にかかる不連続線集光レンズの実施の形
態の断面及び平面図である。
態の断面及び平面図である。
【図９】本発明にかかる不連続線集光レンズの実施例で
ある。
ある。
１０；本発明にかかる不連続線集光レンズ １２；レンズセグメント １４；屈折面 １６；集光曲面 １８；入射光面 ２０；平行光線 ２２；屈折光線 ２４；集光線 ２６；レンズセグメントを連携する手段 ２８；支持手段
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年３月１１日（１９９９．３．１
１）
１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】図７は、屈折面ｘ上の任意の点Ｄでの集光
曲面のレンズ屈折光Ｘの角度を求めるための説明図であ
るが、スネルの法則により光の通る媒体（ここではレン
ズと空気）の屈折率をＮ1 、Ｎ2 とし、入射角をθ1 、
屈折角をθ2 とすると、次の関係式が成り立つことが知
られている。 ─────────────────────────────────────────────────────
曲面のレンズ屈折光Ｘの角度を求めるための説明図であ
るが、スネルの法則により光の通る媒体（ここではレン
ズと空気）の屈折率をＮ1 、Ｎ2 とし、入射角をθ1 、
屈折角をθ2 とすると、次の関係式が成り立つことが知
られている。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年３月２８日（２０００．３．２
８）
８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 599027404 野口 昌秀 大阪府大阪市東住吉区駒川３丁目13番15号 (71)出願人 599027415 西木 克之 京都府京都市中京区壬生檜町18番地14 (71)出願人 597149227 乾 博行 和歌山県東牟婁郡本宮町本宮161番地 (72)発明者 乾 政信 京都府京都市伏見区日野谷寺町58番地の10
Claims (3)
- 【請求項１】 屈折面を集光曲面とし入射光面が階段状
に連続した平坦面である形状の複数のレンズセグメント
で構成されているレンズであって、かつ該レンズセグメ
ントの屈折面を通過した光線が一線に集光し得るように
集光曲面が形成され、該レンズセグメントを組み合わせ
て配設された不連続線集光レンズ。 - 【請求項２】 屈折面を集光曲面とし入射光面が階段状
に連続した平坦面である形状の複数のレンズセグメント
で構成されているレンズであって、かつ該レンズセグメ
ントの屈折面を通過した光線が一線に集光し得るように
集光曲面が形成され、該レンズセグメントを組み合わせ
て一線に集光し得るように配設された不連続線集光レン
ズ。 - 【請求項３】 前記複数のレンズセグメントを、平坦面
を入射光側にして面一不連続に全体として階段状に配設
した請求項１又は請求項２に記載する不連続線集光レン
ズ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05235199A JP3432168B2 (ja) | 1999-03-01 | 1999-03-01 | 不連続線集光レンズ |
| US09/505,759 US6276817B1 (en) | 1999-03-01 | 2000-02-16 | Discontinuous light-beam condenser lens |
| EP00104081A EP1033591A3 (en) | 1999-03-01 | 2000-02-28 | Discontinous light-beam condenser lens |
| PCT/JP2000/001214 WO2000052501A1 (fr) | 1999-03-01 | 2000-03-01 | Lentille de champ collectif discontinue |
| CNB008002533A CN1228649C (zh) | 1999-03-01 | 2000-03-01 | 不连续聚光透镜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05235199A JP3432168B2 (ja) | 1999-03-01 | 1999-03-01 | 不連続線集光レンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000249805A true JP2000249805A (ja) | 2000-09-14 |
| JP3432168B2 JP3432168B2 (ja) | 2003-08-04 |
Family
ID=12912399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05235199A Expired - Lifetime JP3432168B2 (ja) | 1999-03-01 | 1999-03-01 | 不連続線集光レンズ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6276817B1 (ja) |
| EP (1) | EP1033591A3 (ja) |
| JP (1) | JP3432168B2 (ja) |
| CN (1) | CN1228649C (ja) |
| WO (1) | WO2000052501A1 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1204357C (zh) | 2003-08-21 | 2005-06-01 | 张耀明 | 平面镜定向反射采光装置 |
| US7115851B2 (en) | 2004-08-30 | 2006-10-03 | Yaoming Zhang | Heliostat device |
| DE102008016109A1 (de) * | 2008-03-19 | 2009-10-01 | Juri Koulechoff | Verfahren und Linsenanordnung zur Lichtkonzentration |
| CN101561115B (zh) * | 2009-04-08 | 2012-07-25 | 上海三思电子工程有限公司 | 一种led用超薄透镜的设计方法 |
| CN110107858B (zh) * | 2019-05-13 | 2024-03-22 | 华域视觉科技(上海)有限公司 | 车灯用聚光器设计方法和结构 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IL49997A (en) * | 1975-07-14 | 1978-08-31 | Nadaguchi Akira | Solar collector |
| JPS5626701U (ja) * | 1979-08-04 | 1981-03-12 | ||
| US4848319A (en) * | 1985-09-09 | 1989-07-18 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Refracting solar energy concentrator and thin flexible Fresnel lens |
| JPH0648119B2 (ja) | 1986-03-27 | 1994-06-22 | 覚郎 八田 | 太陽炉に於ける超光熱集捉部装置 |
| GB2237122B (en) * | 1989-10-16 | 1993-10-27 | Combined Optical Ind Ltd | Improved fresnel lens |
| JPH06160610A (ja) * | 1989-12-26 | 1994-06-07 | Xerox Corp | 不連続多位相フレネルレンズ製造方法 |
| JP3186299B2 (ja) * | 1993-01-22 | 2001-07-11 | 富士ゼロックス株式会社 | 電子写真感光体 |
| JP3392528B2 (ja) * | 1994-08-03 | 2003-03-31 | 政信 乾 | 線集光レンズ |
| JPH11125705A (ja) * | 1997-10-22 | 1999-05-11 | Masanobu Inui | 不連続点集光レンズ |
-
1999
- 1999-03-01 JP JP05235199A patent/JP3432168B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-02-16 US US09/505,759 patent/US6276817B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-02-28 EP EP00104081A patent/EP1033591A3/en not_active Withdrawn
- 2000-03-01 CN CNB008002533A patent/CN1228649C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2000-03-01 WO PCT/JP2000/001214 patent/WO2000052501A1/ja active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6276817B1 (en) | 2001-08-21 |
| EP1033591A2 (en) | 2000-09-06 |
| CN1296569A (zh) | 2001-05-23 |
| CN1228649C (zh) | 2005-11-23 |
| EP1033591A3 (en) | 2001-02-07 |
| WO2000052501A1 (fr) | 2000-09-08 |
| JP3432168B2 (ja) | 2003-08-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101455892B1 (ko) | 광 에너지의 집광, 집결 및 조명을 위한 소형 광소자 | |
| US6620995B2 (en) | Non-imaging system for radiant energy flux transformation | |
| JP5944400B2 (ja) | 集熱及び照明システム用のコンパクトな光学部品 | |
| EP1994336A2 (en) | A hybrid primary optical component for optical concentrators | |
| JP2010539428A6 (ja) | 光エネルギーを集束、集合及び照明する小型光学素子 | |
| US9477071B2 (en) | Method and device for concentrating, collimating, and directing light | |
| US5002379A (en) | Bypass mirrors | |
| US6966661B2 (en) | Half-round total internal reflection magnifying prism | |
| EP2343578A1 (en) | A fresnel-type lens | |
| JP2000249805A (ja) | 不連続線集光レンズ | |
| TWI574043B (zh) | A light collecting device, a photovoltaic device and a light and heat conversion device | |
| US6746128B2 (en) | Ultra-high resolution imaging devices | |
| US20210341651A1 (en) | Angled solar refracting surface | |
| US20120170144A1 (en) | Solar concentration device | |
| TWM502813U (zh) | 太陽能集光裝置 | |
| JP3423420B2 (ja) | 点集光レンズ及びこれを用いた太陽光集光装置 | |
| JPH0637344A (ja) | 集光型太陽電池モジュール | |
| JP3392528B2 (ja) | 線集光レンズ | |
| JPH11125705A (ja) | 不連続点集光レンズ | |
| CN114019666B (zh) | 一种全反射式led显微照明配光元件 | |
| KR102481842B1 (ko) | 맞춤형 초점을 형성할 수 있는 다층렌즈 | |
| US20240102698A1 (en) | Solar energy collection system and related methods | |
| WO2012033132A1 (ja) | 集光装置、光発電装置及び光熱変換装置 | |
| JP3770488B2 (ja) | 点集光レンズ及びこれを用いた太陽光集光装置 | |
| CN116802527A (zh) | 反射镜的设计方法和具备该设计方法中的设计式成立的反射面的像散控制反射镜 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010626 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100523 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110523 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120523 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130523 Year of fee payment: 10 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |