JP2011222581A - 集光装置の構造 - Google Patents

Abstract

【課題】受信ユニットに入射する様々な方向に進む光線を集光させ、効率的に光電変換させることができる集光装置の構造を提供する。
【解決手段】集光装置の構造１０は、合焦ユニット１２、集光ユニット１４及び受信ユニット１６を備える。合焦ユニット１２は、入射面１２２及び出射面１２４を有し、入射面１２２から光源が入ると、光源の光路距離及び進行方向が変わり、出射面１２４まで光源が均一に伝送される。集光ユニット１４は、２つの端面１４２，１４４を有し、反射層１４６が内側に設けられている。受信ユニット１６は、集光ユニット１４から出射された光源を受光して光電変換を行い、光源の光エネルギを電気エネルギへ変換する。
【選択図】図１

Description

本発明は、集光装置の構造に関し、特に、集光効率が高い集光装置の構造に関する。

従来の光電変換装置は、複数のレンズ及びそれらに対応した光電変換ユニットを含み、入射光源を光電変換ユニットに合焦させ、光エネルギを電気エネルギに変換する。しかし、入射光源の光線を光電変換ユニットに合焦させるとき、レンズと光電変換ユニットとの間には隙間があるため、位置合わせする必要があった。また、入射光源は、レンズを介して光電変換ユニット上に合焦させるが、その他の要素により影響され、光電変換ユニット上へ均一に合焦させることができないことがあった。例えば、レンズに含まれた不純物により、入射光源の一部が拡散したり、迷光が発生したりして、光電変換ユニットの領域外に照射され、光電変換効率が低下する虞がある。

上述の問題を解決するために、それらレンズから出射する入射光源の側に、複数の櫛歯状間隔又はブラッグ・グレーティング（ｂｒａｇｇ ｇｒａｔｉｎｇ）を設け、入射光源を均一に集光させる技術がある。しかし、それらのレンズに櫛歯状間隔又はグレーティングを形成した場合でも、櫛歯状間隔又はグレーティングを有するレンズと光電変換ユニットとを正確に位置合わせできない場合、光電変換効率が低下する虞がある。

本発明の目的は、集光ユニットの端面に設けた合焦ユニットにより、様々な方向に進む光線を集光させてから集光ユニットへ伝送することにより、集光ユニットの集光効率を向上させる集光装置の構造を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態によれば、合焦ユニット、集光ユニット及び受信ユニットを備えた集光装置の構造であって、前記合焦ユニットは、入射面及び出射面を有し、前記入射面から光源が入ると、前記光源の光路距離及び進行方向が変わり、前記出射面まで光源が均一に伝送され、前記集光ユニットは、２つの端面を有し、反射層が内側に設けられ、前記出射面からの光源を受光する前記合焦ユニットが一方の端面に設けられ、前記出射面から出射された光源が、前記反射層により反射され、前記集光ユニットの他方の端面に伝送され、前記受信ユニットは、前記集光ユニットから出射された光源を受光して光電変換を行い、光源の光エネルギを電気エネルギへ変換することを特徴とする集光装置の構造が提供される。

また、前記反射層は、前記集光ユニットに入射した前記光源を全反射させることが好ましい。

また、前記合焦ユニットはコロイド又はガラスからなることが好ましい。

また、前記合焦ユニットは球形状又は楕円形状であることが好ましい。

また、前記合焦ユニットは耐熱性又は透光性が高い材料からなることが好ましい。

また、前記コロイドはエポキシ樹脂であることが好ましい。

また、前記集光ユニットは錐体状であることが好ましい。

また、前記反射層は、前記集光ユニットの内側にメッキ又は貼り付けられていることが好ましい。

本発明の集光装置の構造は、従来技術と異なり、受信ユニットに入射する様々な方向に進む光線を集光させ、有効に光電変換させることができる。

本発明の一実施形態による集光装置の構造を示す斜視図である。 本発明の一実施形態による集光装置の構造により集光を行うときの状態を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、これによって本発明が限定されるものではない。

図１を参照する。図１に示すように、本実施形態の集光装置の構造１０は、合焦ユニット（ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄ ｌｉｇｈｔ ｕｎｉｔ）１２、集光ユニット（ｇａｔｈｅｒｉｎｇ ｌｉｇｈｔ ｕｎｉｔ）１４及び受信ユニット１６を含む。合焦ユニット１２は、入射面１２２及び出射面１２４を含み、球形状又は楕円形状でもよいが、以下では楕円形状を用いて説明する。また、合焦ユニット１２は、耐熱性又は透光性が高い材料からなり、入射光源の透光性が高い上、入射光源のエネルギにより、合焦ユニット１２の材料が変異して集光効率に悪影響を与える虞がない。また、合焦ユニット１２は、コロイド又はガラスからなる。例えば、合焦ユニット１２がコロイドからなる場合、コロイドはエポキシ樹脂である。集光ユニット１４は、２つの端面１４２，１４４を有し、反射層１４６が内側に設けられている。合焦ユニット１２は、集光ユニット１４の一方の端面１４２が、出射面１２４から光源を受光し、出射面１２４から出射された光源が反射層１４６を介して集光ユニット１４の他方の端面１４４へ反射させる。反射層１４６は、集光ユニット１４に入射した光源を全反射させるために用いる。反射層１４６は、集光ユニット１４の内側にメッキ又は貼り付けられている。集光ユニット１４の形状は、好ましくは錐体状である。集光ユニット１４の他方の端面１４４には、集光ユニット１４から出射された光源を受光するために用いる受信ユニット１６が配置されている。

図２を参照する。図２に示すように、集光装置の構造１０は、光源ＩＬを集光するために用いる。ここで、光源ＩＬは、様々な方向から来る光線を表す。合焦ユニット１２は、入射面１２２及び出射面１２４を有する。光源ＩＬは、入射面１２２から合焦ユニット１２に入ると、光源ＩＬの光路距離及び進行方向が合焦ユニット１２により変化し、出射面１２４から集光ユニット１４に光を均一に伝送させる。集光ユニット１４は、２つの端面１４２，１４４を有し、内側に反射層１４６が設けられている。この集光ユニット１４の端面１４２には、合焦ユニット１２の出射面１２４からの光源ＩＬを受光するために用いる合焦ユニット１２が設けられている。出射面１２４から出射された光源ＩＬは、反射層１４６により反射され、集光ユニット１４の他方の端面１４４へ伝送される。ここで、図２を見ると分かるように、集光ユニット１４の光源ＩＬは、合焦ユニット１２により光の光路距離及び進行方向を変えることができる。光源ＩＬは、合焦ユニット１２及び／又は集光ユニット１４を介し、光源ＩＬを最短の光路距離で有効に伝送させることが好ましい。受信ユニット１６は、集光ユニット１４の他方の端面１４４に配置され、集光ユニット１４から出射された光源ＩＬを受光し、光電変換により光エネルギを電気エネルギに変換させる。

本発明の集光装置の構造は、従来技術と異なり、受信ユニットに入射する様々な方向に進む光線を集光させ、有効に光電変換させることができる。

当該分野の技術を熟知するものが理解できるように、本発明の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の主旨と領域を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の特許請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。

１０ 集光装置の構造
１２ 合焦ユニット
１４ 集光ユニット
１６ 受信ユニット
１２２ 入射面
１２４ 出射面
１４２ 端面
１４４ 端面
１４６ 反射層
ＩＬ 光源

Claims (8)

1. 合焦ユニット、集光ユニット及び受信ユニットを備えた集光装置の構造であって、
   前記合焦ユニットは、入射面及び出射面を有し、前記入射面から光源が入ると、前記光源の光路距離及び進行方向が変わり、前記出射面まで光源が均一に伝送され、
   前記集光ユニットは、２つの端面を有し、反射層が内側に設けられ、前記出射面からの光源を受光する前記合焦ユニットが一方の端面に設けられ、前記出射面から出射された光源が、前記反射層により反射され、前記集光ユニットの他方の端面に伝送され、
   前記受信ユニットは、前記集光ユニットから出射された光源を受光して光電変換を行い、光源の光エネルギを電気エネルギへ変換することを特徴とする集光装置の構造。
2. 前記反射層は、前記集光ユニットに入射した前記光源を全反射させることを特徴とする請求項１に記載の集光装置の構造。
3. 前記合焦ユニットはコロイド又はガラスからなることを特徴とする請求項１に記載の集光装置の構造。
4. 前記合焦ユニットは球形状又は楕円形状であることを特徴とする請求項２に記載の集光装置の構造。
5. 前記合焦ユニットは耐熱性又は透光性が高い材料からなることを特徴とする請求項１又は４に記載の集光装置の構造。
6. 前記コロイドはエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項３に記載の集光装置の構造。
7. 前記集光ユニットは錐体状であることを特徴とする請求項１に記載の集光装置の構造。
8. 前記反射層は、前記集光ユニットの内側にメッキ又は貼り付けられていることを特徴とする請求項１又は７に記載の集光装置の構造。

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