JPH02157808A - 放射ビーム収束装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 皮丘上１ 本発明は、光学装置に関し、特に、あらゆるタイプの放
射ビ７ム（可視域以外の放射ビームも含む）を焦点に収
束させるための全透過型光学装置に関するものである。

１匪ｉ１遣 望遠鏡や顕微鏡のような従来一般の光学装置において、
光束を焦点に収束させる手段は、反射又は屈折のいずれ
かが採られている。屈折型装置では、焦点に光を集める
ためにガラスレンズを用いるのが一般的である。ガラス
レンズは、可視光及び狭いスペクトル範囲における赤外
線については適正に伝えることができるが、より低い赤
外線周波数やレーダー周波数を含む広いスペクトル範囲
の放射線を適正に焦点に収束させることはできない、更
に、ガラスレンズは前述の低周波数の放射ビームに対し
ては非透過性である。更にまた、ガラスに悪影響を及ぼ
す環境では、ガラスレンズを用いることができない場合
がある。このような悪環境の例としては高放射能環境等
があり、そこでは、ガラスレンズは、放射線照射により
損傷を受ける可能性があり、最終的には乳濁化ないしは
不透明となる。ガラスレンズについての悪環境の他の例
としては、極度の熱勾配がある場合や、機械的衝撃を受
ける場所に置かれる場合等である。

反射望遠鏡のような典型的な反射型装置においては、１
対の鏡が次のように配置される。即ち、第１の鏡の外側
を通過する光線が、第２の鏡（凹面鏡）で反射され、凸
面の第１の鏡の方に逆進し、次いで、この第１の鏡で反
射されて焦点に集められるようになっている。焦点が第
２の鏡の後ろ側にある場合、光線は第２の鏡に設けられ
た開口を通過し、その焦点で収束する。このような構成
の場合、光束の中央部分が、少なくとも一方の鏡により
遮られることとなる。望遠鏡の場合、観察される対象物
が非常に大きく距離が離れているので、この遮断された
光線の大きさはあまり重要ではない、また、光線がまず
凸面鏡で反射され、第２の凹面鏡に戻され、第１の鏡の
外側を通過後に焦点に収束するようになっているものも
ある。この型式のものにおいては、中心線の近傍の光線
は第１の鏡の回りを通過し、焦点に達するが、最終の角
度調整で焦点り収束させなければならない。

従って、あらゆるタイプの放射ビームについて働く収束
装置を提供することが望ましい、このような収束装置は
、ガラスの屈折率に関連する色収差の如きガラスレンズ
上の制限を除去することができなければならない、また
、赤外線のような低周波数で用いる場合、光の吸収を最
小限に抑制することが望ましい、暗視装置のような特定
の装置は赤外線の領域で用いられる。従って、このよう
な装置における光の吸収は最小に、可能ならば完全にな
いようにすべきである。更に、焦点収束特性に悪影響を
及ぼすことなく悪環境で使用できる収束装置が望ましい
。

１匪ゑ鷹Ｉ 従って、本発明の目的は、光線を反射して、通常のガラ
スレンズと同様に光線を焦点に収束させる全透過型光学
装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、放射線照射環境のような悪
環境で使用できる放射ビーム収束光学装置を提供するこ
とにある。

本発明の更に別の目的は、赤外線のようなあらゆるタイ
プの放射ビームを焦点に収束させる光学装置を提供する
ことにある。

更にまた、本発明の別の目的は、放射ビームを全く吸収
せずに完全に伝達する光学装置、即ち、色収差を生ずる
傾向がある光線を伝えない光学装置を提供することにあ
る。

上記目的は本発明により達成される。ほぼ平行な放射ビ
ームを焦点に収束させる本発明による装置は、簡単に述
べるならば、焦点に放射ビームを収束させるよう互いに
共働された４つの反射体の・組立体から構成される。こ
の４つの反射体とは、軸線が放射ビームと実質的に平行
になるように向けられるほぼ円錐形の外側の反射面を有
する第１の反射体と、ほぼ放物面の内側の反射面を有し
、前記第１の反射体を取り囲み、且つ、放射ビームを通
過させるための開口を有する第２の反射体と、前記第２
の反射体に接合し、ほぼ円錐形の内側の反射面を有し、
且つ、収束放射ビームを通過させるために頂部を除去す
ることにより形成された開口を有する第３の反射体であ
り、当該反射面及び前記第２の反射体の反射面の周縁が
連続している前記第３の反射体と、前記第３の反射体に
より取り囲まれ、前記第１の反射体と接合し、且つ、軸
線が放射ビームと実質的な平行となるほぼ円錐形の外側
の反射面を有する第４の反射体であり、当該反射面及び
前記第１の反射体の反射面の周縁が連続している前記第
４の反射体とをいう。

本発明の他の目的や特徴、利点は、例示として掲げた以
下の詳細な説明を添付図面に沿って読むことにより、よ
り明らかとなろう。

ｔ　　　　　の　　１ 以下、図面について詳細に説明する。第１図及び第２図
は本発明の一実施例の全透過型光学装置（放射ビーム収
束装置）１０を示している。この光学装置１０は曲面反
射体ないしは鏡の組立体（装置本体）１１から成り、こ
れらの反射体は、第２図において光線Ａと光線Ｂで表さ
れるような平行放射ビーム１２が装置内で反射して反対
側の焦点１４で収束するように配列されている０個々の
反射体は全て、中心線を軸として対照的に形成された回
転曲面から成る。第１の実施例において、外側部材１７
は、回転放物面から成る中空体の形状をとる反射体２０
と、中空の切頭円錐体の形状をとる反射体２３とから構
成されている。２つの反射体２０．２３の基部２Ｂは、
外側部材１７の両端に２つの開口２９．３２が形成され
るようにして接合されている。外側部材１７内には内側
部材３５が同軸に配置されている。更に、内側部材３５
は、２つのほぼ円錐形の反射体３８．４１から成り、こ
れらもまた、それぞれの基部４４で結合されている。こ
のような構成において、円錐・形の反射体３８．４１の
軸線は放射ビームＩＺに実質的に平行とされる。また、
内側部材３５の各円錐形反射体３８．４１の頂点４７．
５０は正反対に向けられ、これらの頂点４フ、５０は、
外側部材１７の反射体２０゛、２３の開口２９．３２に
それぞれ隣接して配置されるようになっている。外側部
材１７の内部で内側部材３５を固定するための手段とし
て、複数の薄い部材、即ちスパイダ・ベーン５３が設け
られている。放射ビーム１２の遮断される光線の量が最
小となるように、３枚のスパイダ・ベーン５３を内側部
材３５と外側部材１７との間に固定するのが好ましい。

第２図は、赤外線のようなほぼ平行な放射ビーム１２が
、外側部材１フの放物面反射体２０に隣接する側５６か
ら装置本体１１に入射するところを示している。放射ビ
ーム１２は、装置本体１１に入射すると、第１の反射体
、即ち内側部材３５の一方の円錐形反射°体３８により
外側部材１７の放物面反射体２０に向かって反射される
。第２の反射体２０で反射された後。

放射ビームＩＺはそこから第３の反射体、即ち外側部材
１７の切頭円錐形反射体２３に進む０次いで、光線は、
第４の反射体、即ち内側部材３５の他方の円錐形反射体
４１に向かって反射され、最後に円錐形反射体４１によ
り反射されて外側部材１７の他方の開口３２を通過し、
他方の側５９の焦点１４で収束される。

また、第２図は、装置本体１１の中心線６２の近くの光
線Ａが、最終の角度調整を全く受けずに、焦点１４に到
達することを示している。この装置本体１１はガラスレ
ンズと同様な悪様で光学的に機能する。即ち、薄いスパ
イダ　ベーン５３によって遮断される放射ビームを除き
、基本的に全ての放射ビーム１２が装置本体１１を通過
し、また、光ｔｌＡ、　Ｂが、色収差を全く生じないと
いう違いがあるが、ガラスレンズを通過した場合と同様
に焦点１４に収束する。

第３図及び第４図は、本発明の第２の実施例の光学装置
を示しており、この装置は、代表的な光線（光＠Ａ’、
Ｂ′で示す）から成る放射ビーム１２を焦点１１４に収
束する。この実施例の装置本体１１１において、外側部
材１１７の回転放物面の中空体から作られた反射体１２
０は、放射ビーム１２が外側部刹１１７の中空切頭円錐
形の反射体１２３に隣接する開口１３２を通って外側部
材１１７に入るように、１８０度回転されている。先の
実施例と同様に、外側部材１１７の反射体１２０，１２
３の基部は連続的な周縁部１２６となっている。また、
この実施例の装置本体１１１においては、内側部材１３
５は、円錐形反射体１３８．１４１のそれぞれの基部１
４４が接合される部分１３６で縮径化、即ち面取りがさ
れている。これは、装置本体１１１内で反射される放射
ビーム１２の光線の進路を考慮したものである。この実
施例において、放射ビーム１２は切頭円錐形反射体１２
３に隣接する側１５６の開口１３２を通って装置本体１
１１内に入射し、まず、内側部材１３５の一方の円錐形
反射体１４１で反射され、第２の反射体、即ち切頭円錐
形反射体１２３の方向に進む１次いで、光線は第３の反
射体、即ち外側部材１１７の放物面反射体１２０に向か
って反射され、更に、第４の反射体、即ち内側部材１３
５の他方の円錐形反射体１３８に向かって反射される。

この後、放射ビーム１２は、円錐形反射体１３８により
反射され、装置本体１１１の他の側１５９における開口
１２９を通過した後、焦点１１４に導かれる。

装置本体１１１の中心線１６２近傍の光線（光線Ａ’）
は、頂点１４７付近で第１の反射体１３８により反射さ
れ、また、頂点１５０付近で第４の反射体１４１により
反射されるが、その進路を確保するために、円錐形反射
体１３８．１４１の基部１４４の周縁部１３６が縮径さ
れる必要がある。このようにして、薄いスパイダ・ベー
ン１５３により遮られる光線は焦点１１４に達しないも
のの、放射ビーム１２を構成する実質的に全ての光線が
焦点１１４を通過することができる。

本発明による上記２つの実施例において、焦点１４．１
１４の位置は、反射体２０．１２０の放物面の寸法が大
きくなるほど、図で左側に移動する。これは、放物面の
寸法を増大するほど、その湾曲率が小さくなるからであ
る。しかし、放物面の寸法を大きくしても、外側部材１
７．１１７の放物面反射体２０．１２０を半径方向外方
に移動させる必要はない。

本発明の全透過型光学装置１０は、放射スペクトルの全
体に亘り機能する点で、ガラスレンズよりも優れている
。更に、本発明の装置１０には、ガラスレンズの屈折率
と関連される色収差が全くないので、ガラスレンズより
も優れているという第２の利点もある。更にまた、この
全透過型光学装置１０は光を全く吸収せず、薄いスパイ
ダ・ベーン５３．１５３（図では明瞭化のために拡大し
て示しである）により遮られた光線だけが伝達されない
。

本発明の全透過型光学装置１０は、悪環境での使用によ
っては影響を受けないステンレス鋼やクロム等の金属材
料を精密に研磨して作られるのが好適である。かｐする
場合、反射面はガラスレンズの如く曇らないので、放射
線照射環境で装置１０の透過性に悪影響が及ぼされるこ
とはない。熱勾配を有するような悪環境、或は機械的な
衝撃が存在する悪環境においても、耐久性のある前記金
属材料から作られた全透過型光学装置１０は悪影響を受
けない。

本発明は、例えば、原子炉容器の内部を検査するために
用いられるマイクロスコープやカメラ、或は同様な光学
装置において使用される（第５図参照）、原子炉容器２
００は、典型的にはコンクリート製の格納建屋２０３内
に配置される。原子炉容器２００及び格納建屋根２０３
は放射線照射環境を画成するので、その中の検査は遠隔
位置がら行われるのが好ましい。これは、本発明の全透
過型光学装置により可能となる。全透過型光学装置２０
９が組み込まれたカメラ２０６は、天井クレーン（図示
しない）により取り扱われる長い柄付きの工具２１５に
よって、原子炉容器２００内に降ろされる。この際、原
子炉容器２００は、燃料交換のような通常の保守作業中
と同様に、格納建屋２０３の原子炉キャビティにはられ
た水中に保持されるのが一般的である。

カメラ２０６が捕らえた像は、ケーブル２１８により遠
隔位置のテレビモニター（図示しない）等の観察装置に
送られ、原子炉の分析及び評価のために記録される。こ
のようにして、原子炉容器２００の内部、及び炉内構造
物や燃料集合体（図示しない）のような関連要素を遠隔
位置がら検査することができる。また、従来では、放射
線照射環境での使用により不透明となる従来のガラスレ
ンズを交換するために、カメラ２０６を周期的に取り出
さなければならなかったが、前記構成においてはその必
要もない、尚、前記光学装置は、原子炉容器２００の検
査以外に、炉心の燃料交換のような他の保守作業を観察
するためにも用いられ、また、悪環境に置かれている他
のプラントの構成要素の検査にも用いられる。

全透過型光学装置１０は、望遠鏡に用いられた場合、実
質的に全ての可視光線が反射され焦点１４．１１４に集
められるという点で、ガラスレンズよりも優れている。

殆どの天体観測は必然的に夜に行われなければならない
ので、遠い星から得られる光の全てを反射することは重
要である。また、遠い星を明瞭にｌ！！察するためには
、望遠鏡のレンズの焦点合わせは、形成される像に収差
が生じないようにしなければならない。

本発明の全透過型光学装置１０が有効となる他の例とし
ては、暗視装置での使用がある。暗視装置では、物体か
ら発せられる赤外線が、その物体を目に見えるようにす
るために用いられる。全透過型光学装置１０は放射スペ
クトルの広い範囲で使用できるので、ガラスレンズより
も相当に有効である。あらゆるタイプの放射ビームが、
全透過型光学装置１０内で反射することにより焦点に収
束される。

レンズ等の放射ビーム収束装置は、極めて広い範囲で、
色々な型式のものが使用されるが、本発明の全透過型光
学装置１０が顕微鏡で使用されるような場合、ガラスレ
ンズよりも遥かに優れた効果を奏する。これは、ガラス
レンズは相当な量の光線を吸収するが、全透過型光学装
置１０は殆ど光を吸収しないからである。

以上、本発明の特定の実施例について説明したが、開示
内容全体に基づいて種々の変更や変形がなされ、得るこ
とは当業者ならば理解されよう。従って、前述した特定
の構成は例示に過ぎず、本発明の範囲として限定される
べきものではない０本発明の範囲は、特許請求の範囲及
びその均等範囲で定められる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による全透過型光学装置の端面・図、第
２図は第１図の■−■線に沿っての断面図、第３図は本
発明の第２の実施例による全透過型光学装置の端面図、
第４図は第３図のＩＹ−ＩＹ線に沿っての断面図、第５
図は原子炉容器の検査に本発の装置を適用した例を示す
概略説明図である。図中、 １０．２０９・・・全透過型光学装置 （放射ビーム収束装置） １１．１１１・・・装置本体 １２・・・放射ビーム ２０．１２０・・・放物面の反射体 ２３．１２３・・・切頭円錐形の反射体３８．４１，１
３８，１４１・・・円錐形の反射体２９．３２，１２９
，１３２・・・開口２００・・・原子炉

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 実質的に平行な放射ビームを焦点に収束させるための放
   射ビーム収束装置であつて、 軸線が放射ビームと実質的に平行になるように向けられ
   るほぼ円錐形の外側の反射面を有する第１の反射体と、 ほぼ放物面の内側の反射面を有し、前記第１の反射体を
   取り囲み、且つ、放射ビームを通過させるための開口を
   有する第２の反射体と、 前記第２の反射体に接合し、ほぼ円錐形の内側の反射面
   を有し、且つ、収束放射ビームを通過させるために頂部
   を除去することにより形成された開口を有する第３の反
   射体であり、当該反射面及び前記第２の反射体の反射面
   の周縁が連続している前記第３の反射体と、 前記第３の反射体により取り囲まれ、前記第１の反射体
   と接合し、且つ、軸線が放射ビームと実質的な平行とな
   るほぼ円錐形の外側の反射面を有する第４の反射体であ
   り、当該反射面及び前記第１の反射体の反射面の周縁が
   連続している前記第４の反射体と、 から成り、前記第１、第２、第３及び第４の反射体が共
   同して放射ビームを焦点に収束させるようになっている
   放射ビーム収束装置。