JP2011096666A - 照射方法および照射デバイス - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1の環状光線案内部40は、回転対称軸を規定し、回転対称軸に対して40度から140度の角度の入射光を結像するように構成される環状入射面を有し、入射面の反対側の第1の結像面を有する。第2の環状光線案内部42も、同じ回転対称軸を規定し、第1の結像面に近接する第2の結像面を有する。光軸から40度〜140度の間で光源から放射される光は、光軸の周りに環状の光線案内部の入射面で受光される。受光された光は、光線案内部から射出面へと、光軸に対して平行方向に向けられる。
【選択図】図5A
Description
1. この照射部品の効率は優れており、つまり、照射効率(分光透過効率)が50%を上回り、さらに80%を上回ることが可能である。
2. 照射が均一かつ矩形であるため、フライアイレンズ等の別々のビームホモジナイザ構成要素を必要としない(但し、使用してもよい)。
3. この照射部品は、多くの高輝度LEDチップのように、高い屈折率の材料に光源が囲まれる場合であっても、小空間で光源(LED)の周りの半球全体からの光の収集が可能であるという利点を有する。そのような材料に囲まれない光源用に設計される場合、この照射部品は、いかなる光学面も光源に近接近することを必要としないため、これも、いくつかの用途において重要な利点である(熱的問題および材料選択に関して)。
4. この照射部品は、光源の形状を有益に使用してビーム整形も実行する。例えば照射の形状は、光源の形状である。
5. 照射のエタンデュは、光源の元々のエタンデュの140%未満に保存可能であり、さらに光源の元々のエタンデュの105%未満に保存可能である。
6. この照射部品のサイズは非常にコンパクトである。この照射部品の直径は、エタンデュ法則によって決定され、その高さは、典型的には直径の半分である。具体的なサイズの例は以下に挙げられる。
7. この照射部品は、円形外形を有するため、小型LEDプロジェクタ用途における投射レンズと一致する優れた瞳が可能になる。これにより、光学エンジンの全体のサイズの小型化が可能になる。
8. この照射部品の出力ビームは非常にテレセントリックであることが可能であり、これは、この照射部品上で偏光再利用シート(polarization recycling sheet)を使用して、LCDまたはLCoSプロジェクタ用途において効率性を高めることが可能であることを意味する。
9. この照射部品が形成する均一なテレセントリックビームを、多種多様の光学構成および用途において使用してもよい。
10. この照射部品は、射出成形によって大量生産可能である。金型は、例えば、ダイヤモンド旋削または精密NC加工によって作製可能である。
11. この照射部品は、小型LEDプロジェクタに加え、例えば、カメラのフラッシュ、顕微鏡、ヘッドアップディスプレイを含む多種多様の様々な用途に使用可能である。
・ ソーラーディッシュ発電機の効率は、放物面集光器の集光比に比例する。しかしながら、回転放物面の集光効率は、理論的な最大集光効率にない。従って、これを改善することにより、ソーラー発電機の効率を高めることが可能である。
・ 既存の放物面集光器を使用して達成される受光器における放射フラックスは、受光器におけるビームの開口数が限られているため、最大値からは程遠い。放物面反射鏡を非常に深部に設置することも考えられるが、それは機械的に非常に困難な配置になる。
・ これらの従来技術の系における受光器は、反射器の上に存在する必要があり、これは、アクセスが困難であることを意味する。
・ 受光器は、系が太陽の移動を追跡する際に、反射器と共に移動する必要がある。
・ 上記の複雑な機械的構成によってコストが高くなる。
・ 集光効率が最大理論的集光効率に近い。
・ 受光器におけるビームの開口数を、集光器の高さを増加させずに、上述のものよりも大幅に増加させることが可能である。
・ 受光器を反射器の下に位置してもよく、メンテナンスのための受光器へのアクセスが容易になる。
・ 集光器が太陽の移動を追跡する際に、受光器は、静止可能である。
・ 機械的構造が単純であるため、システム全体のコストが低い。
1.物体から中間像への結像(径方向断面平面において)。
2.チャネルの径方向入射瞳から、チャネルの射出瞳への結像(径方向断面平面において)。
3.中間像から像への結像(径方向断面平面において)。
これらの3つの機能の全てが、環状光線案内部として具現化されてもよい。典型的には、機能1および2は、光線案内部によって具現化され、この光線案内部の任意の径方向断面平面における2次元断面は、正の光学的パワーを有する。機能3は、正、負、またはさらにゼロの光学的パワー(典型的には、正のパワーを有する)のいずれかを有する光線案内部として具現化可能である。各機能は、いくつかの光学面、屈折面、反射面、または回折面として具現化可能である。これらの面は、まとめて一体化されることも可能である。典型的には、最良の結果は、チャネル毎に少なくとも1つの非球面(つまり、断面が円弧状ではない光学面)を使用して達成される。
によって定義される。
式中、
は、回転対称軸方向を向く単位ベクトルであり、
は、光線の伝播方向を向き、光線が伝播する物質に依存する定数(つまり光学的放射における屈折率)に等しい強度を有するベクトルであり、また、
は、回転軸と光線とをつなぐ任意のベクトルである。図19を参照されたい。スキュー不変性(skew invariance)は、光線のスキュー不変量が、任意の回転対称な光線案内系において保存されることを言う。
とする。また、
軸方向に沿った単位ベクトルを
光軸と光線とをつなぐベクトルを
とする。すると、光線のスキュー不変量は、
と表すことができる。式中、
は、射出瞳における回転対称軸からの光線の距離であり、
は、射出瞳における光線の接線成分の強度である。ここで、
であるため、簡略化が可能である。同一の計算はを、入口開口部における光線にも行なうことができる。その後、射出瞳における光線の接線成分は、以下の関係式によって入射瞳において対応する光線の接線成分に関連付けられる。
式中、
および
は、結像チャネルの入射瞳における光線に関連付けられる。したがって、入射瞳から射出瞳へのマッピングを調整することによって、スキュー光線の接線成分を調整することができる。特に、この方式によって、接線方向の結像を径方向の結像に一致させることが可能であるため、結像チャネルの結像機能は、スキュー光線についても完成される。
Claims (1)
- 環状の第1の光線案内部、及び、第2の光線案内部を備える装置であって、
前記第1の環状光線案内部は、回転対称軸を規定すると共に、前記回転対称軸に対して40度から140度の間の角度で入射する放射線を結像する環状の入射瞳を有し、さらに前記入射瞳の反対側の第1の結像面を有し、
前記第2の光線案内部は、やはり前記回転対称軸を規定すると共に、前記第1の結像面に近接する第2の結像面を有する、
装置。
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