JPH07301704A - 平行光線を出入射する曲面光学素子 - Google Patents
平行光線を出入射する曲面光学素子Info
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- JPH07301704A JPH07301704A JP6113421A JP11342194A JPH07301704A JP H07301704 A JPH07301704 A JP H07301704A JP 6113421 A JP6113421 A JP 6113421A JP 11342194 A JP11342194 A JP 11342194A JP H07301704 A JPH07301704 A JP H07301704A
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-
- 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
- G02B3/04—Simple or compound lenses with non-spherical faces with continuous faces that are rotationally symmetrical but deviate from a true sphere, e.g. so called "aspheric" lenses
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
Abstract
(57)【要約】
【目的】 入射する平行光線が乱れることなく平行光線
として射出され、しかも、外観形状が曲面となった外装
カバ−などの光学素子を開発することを目的とする。 【構成】 屈折率ｎの外装カバ−５１が、断面形状が離
芯率１／ｎの楕円曲線となった２つの境界面５１ａ、５
１ｂを備え、これら境界面５１ａ、５１ｂは２つの楕円
曲線の焦点が同一線上に配置されるように形成され、か
つ、２つの楕円曲線の長軸方向の各々の頂点５１ｃ、５
１ｄに対し遠方となる焦点Ｆ１、Ｆ２が同一となるよう
に形成されている。
として射出され、しかも、外観形状が曲面となった外装
カバ−などの光学素子を開発することを目的とする。 【構成】 屈折率ｎの外装カバ−５１が、断面形状が離
芯率１／ｎの楕円曲線となった２つの境界面５１ａ、５
１ｂを備え、これら境界面５１ａ、５１ｂは２つの楕円
曲線の焦点が同一線上に配置されるように形成され、か
つ、２つの楕円曲線の長軸方向の各々の頂点５１ｃ、５
１ｄに対し遠方となる焦点Ｆ１、Ｆ２が同一となるよう
に形成されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光通信機の投光器、
受光器などに利用するところの曲面光学素子に関する。
受光器などに利用するところの曲面光学素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の光学素子を備えた投光器を図８に
示す。１は放物面鏡で、凹面が鏡面形成され、この放物
面鏡１の焦点Ｆａに光源２が配置してある。
示す。１は放物面鏡で、凹面が鏡面形成され、この放物
面鏡１の焦点Ｆａに光源２が配置してある。
【０００３】３は光学素子としての透明カバ−で、この
透明カバ−３は球面からなる２つの境界面を備え、内側
の境界面となる球面３ａと外側の境界面となる球面３ｂ
とは点Ａが共芯点となるように形成されている。つま
り、透明カバ−３は板厚が均一な透明の合成樹脂材によ
り形成されている。また、この透明カバ−３の光軸とな
る仮想的直線Ｚ上に上記した光源２が置かれている。
透明カバ−３は球面からなる２つの境界面を備え、内側
の境界面となる球面３ａと外側の境界面となる球面３ｂ
とは点Ａが共芯点となるように形成されている。つま
り、透明カバ−３は板厚が均一な透明の合成樹脂材によ
り形成されている。また、この透明カバ−３の光軸とな
る仮想的直線Ｚ上に上記した光源２が置かれている。
【０００４】光源２から発光された光Ｌ２４は放物面鏡
１で反射して光軸Ｚに平行な光Ｌ２５となって透明カバ
−３に向かい、透明カバ−３の内側の球面３ａに入射す
る。球面３ａの点Ｐ１に入射した光Ｌ２５は、球面３ａ
の焦点Ｆｂと点Ｐ１を結ぶ直線の延長方向に屈折し、こ
の光Ｌ２６は透明カバ−３の外側の球面３ｂに入射す
る。その後、光Ｌ２６は球面３ｂの点Ｐ２で屈折して光
Ｌ２７となってこの透明カバ−３より投光される。
１で反射して光軸Ｚに平行な光Ｌ２５となって透明カバ
−３に向かい、透明カバ−３の内側の球面３ａに入射す
る。球面３ａの点Ｐ１に入射した光Ｌ２５は、球面３ａ
の焦点Ｆｂと点Ｐ１を結ぶ直線の延長方向に屈折し、こ
の光Ｌ２６は透明カバ−３の外側の球面３ｂに入射す
る。その後、光Ｌ２６は球面３ｂの点Ｐ２で屈折して光
Ｌ２７となってこの透明カバ−３より投光される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記した投光器は、透
明カバ−３から投光される光Ｌ２７が発散光となるの
で、遠方へ投光する場合に、距離に対する減衰率が大き
くなり、有効な光を投光する投光器としては必ずしも好
ましくない。
明カバ−３から投光される光Ｌ２７が発散光となるの
で、遠方へ投光する場合に、距離に対する減衰率が大き
くなり、有効な光を投光する投光器としては必ずしも好
ましくない。
【０００６】つまり、光Ｌ２７が光軸Ｚに対して平行な
光となるためには、点Ｐ１と点Ｐ２におけるθ１とθ２
とが同一でなければならず、このためには点Ｐ１におけ
る法線Ｎ１と点Ｐ２における法線Ｎ２が平行でなければ
ならない。しかしながら、２つの法線Ｎ１、Ｎ２は共芯
点Ａを通る直線であるため平行とはならず、図８に示す
如くθ３の角度をもつ非平行直線となる。このため、θ
１≠θ２となり光Ｌ２７は発散光となってしまう。
光となるためには、点Ｐ１と点Ｐ２におけるθ１とθ２
とが同一でなければならず、このためには点Ｐ１におけ
る法線Ｎ１と点Ｐ２における法線Ｎ２が平行でなければ
ならない。しかしながら、２つの法線Ｎ１、Ｎ２は共芯
点Ａを通る直線であるため平行とはならず、図８に示す
如くθ３の角度をもつ非平行直線となる。このため、θ
１≠θ２となり光Ｌ２７は発散光となってしまう。
【０００７】なお、上記した透明カバ−３を平面ガラス
で形成すれば透明カバ−３から投光される光Ｌ２７は光
軸Ｚに平行な光となるが、このような平面ガラスでは投
光カバ−３の外装形状が画一化されてしまうので、デザ
イン上の自由度が少なくなる。
で形成すれば透明カバ−３から投光される光Ｌ２７は光
軸Ｚに平行な光となるが、このような平面ガラスでは投
光カバ−３の外装形状が画一化されてしまうので、デザ
イン上の自由度が少なくなる。
【０００８】本発明は、上記した実情にかんがみ、外観
形状が曲面に形成され、しかも平行光線によって確実に
射出することができるこの種の光学素子を開発すること
を目的とする。
形状が曲面に形成され、しかも平行光線によって確実に
射出することができるこの種の光学素子を開発すること
を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため本発明では、第１の発明として、断面形状が離芯率
１／ｎの相似楕円曲線である２つの境界面を有する屈折
率ｎの透明体であって、上記各境界面を形成する２つの
楕円曲線の各焦点が同一直線上に位置し、かつ、上記各
々の楕円曲線の焦点のうち各楕円曲線の長軸頂点に対し
て遠い焦点が同一位置となるように形成されていること
を特徴とする平行光線を出入射する曲面光学素子を提案
する。
ため本発明では、第１の発明として、断面形状が離芯率
１／ｎの相似楕円曲線である２つの境界面を有する屈折
率ｎの透明体であって、上記各境界面を形成する２つの
楕円曲線の各焦点が同一直線上に位置し、かつ、上記各
々の楕円曲線の焦点のうち各楕円曲線の長軸頂点に対し
て遠い焦点が同一位置となるように形成されていること
を特徴とする平行光線を出入射する曲面光学素子を提案
する。
【００１０】また、第２の発明として、断面形状が離芯
率１／ｎの相似楕円曲線である２つの境界面を有する屈
折率ｎの透明体であって、上記各境界面を形成する２つ
の楕円曲線の各焦点が同一直線上に位置し、かつ、上記
各々の楕円曲線の焦点のうち各楕円曲線の長軸頂点に対
して遠い焦点が同一位置となるように形成された光学素
子部分が、平行平面透明体の少なくとも片側にこの平行
平面透明体と一体となっていることを特徴とする平行光
線を出入射する曲面光学素子を提案する。
率１／ｎの相似楕円曲線である２つの境界面を有する屈
折率ｎの透明体であって、上記各境界面を形成する２つ
の楕円曲線の各焦点が同一直線上に位置し、かつ、上記
各々の楕円曲線の焦点のうち各楕円曲線の長軸頂点に対
して遠い焦点が同一位置となるように形成された光学素
子部分が、平行平面透明体の少なくとも片側にこの平行
平面透明体と一体となっていることを特徴とする平行光
線を出入射する曲面光学素子を提案する。
【００１１】
【作用】第１の発明では、断面形状が楕円曲線となった
２つの境界面のうちの第１の境界面に平行光線が入射す
ると、この入射点において楕円曲線の長軸頂点より遠い
位置にある焦点と上記入射点とを結ぶ直線の延長方向に
屈折して第２の境界面に入射する。
２つの境界面のうちの第１の境界面に平行光線が入射す
ると、この入射点において楕円曲線の長軸頂点より遠い
位置にある焦点と上記入射点とを結ぶ直線の延長方向に
屈折して第２の境界面に入射する。
【００１２】第２の境界面は第１の境界面と同様に、断
面形状がこの光学素子の屈折率ｎに対し離芯率１／ｎと
した楕円曲線に形成され、しかも、この楕円曲線は長軸
頂点より遠い位置にある焦点が第１の境界面を形成する
楕円曲線の焦点と一致するようになっているため、第
１、第２の境界面の入射点ではその法線が平行となる。
したがって、第１の境界面での屈折光線は第２の境界面
を形成する楕円曲線の焦点からの光となるので、この第
２の境界面に入射した光は光軸に対し平行な光となって
射出される。
面形状がこの光学素子の屈折率ｎに対し離芯率１／ｎと
した楕円曲線に形成され、しかも、この楕円曲線は長軸
頂点より遠い位置にある焦点が第１の境界面を形成する
楕円曲線の焦点と一致するようになっているため、第
１、第２の境界面の入射点ではその法線が平行となる。
したがって、第１の境界面での屈折光線は第２の境界面
を形成する楕円曲線の焦点からの光となるので、この第
２の境界面に入射した光は光軸に対し平行な光となって
射出される。
【００１３】また、第２の発明では、平行平面透明体の
少なくとも片側に第１の発明の曲面光学素子と同様の光
学素子部分が形成されており、平行平面透明体に入射し
た平行光線は光軸に対し平行光線のまま射出され、光学
素子部分に入射した平行光線は第１の発明と同様にして
第２の境界面で光軸に平行な光となって射出される。
少なくとも片側に第１の発明の曲面光学素子と同様の光
学素子部分が形成されており、平行平面透明体に入射し
た平行光線は光軸に対し平行光線のまま射出され、光学
素子部分に入射した平行光線は第１の発明と同様にして
第２の境界面で光軸に平行な光となって射出される。
【００１４】
【実施例】次に、本発明を投光器に実施した実施例につ
いて図面に沿って説明する。図１及び図２は本発明の第
１実施例を示し、図１は本発明の光学素子を光通信の投
光器と受光器に実施した一例を示す簡略図であり、図２
は投光器の外装カバ−として実施した光学素子の光学図
である。
いて図面に沿って説明する。図１及び図２は本発明の第
１実施例を示し、図１は本発明の光学素子を光通信の投
光器と受光器に実施した一例を示す簡略図であり、図２
は投光器の外装カバ−として実施した光学素子の光学図
である。
【００１５】これらの図面において、投光器５０の前部
には光学素子としての外装カバ−５１が備えられ、投光
器５０内には従来例で示した光源２及び光源２の光を平
行光線とするための放物面鏡１が収納されている。
には光学素子としての外装カバ−５１が備えられ、投光
器５０内には従来例で示した光源２及び光源２の光を平
行光線とするための放物面鏡１が収納されている。
【００１６】また、受光器５２は、上記した外装カバ−
５１と同様の外装カバ−５２ａとを備え、その内部には
投光器５０からの光を集束させる放物面鏡及び集束した
光を受光する受光素子が収納されている。
５１と同様の外装カバ−５２ａとを備え、その内部には
投光器５０からの光を集束させる放物面鏡及び集束した
光を受光する受光素子が収納されている。
【００１７】上記した投光器５０は、外装カバ−５１を
含めその外観が図１に示す如く曲面に形成されており、
また、曲面形成された外装カバ−５１は図２に示す構造
をなしている。
含めその外観が図１に示す如く曲面に形成されており、
また、曲面形成された外装カバ−５１は図２に示す構造
をなしている。
【００１８】外装カバ−５１は屈折率Ｎ＝ｎの合成樹脂
等の透明体で、その断面形状が離芯率ｅ＝１／ｎの楕円
曲線となった２つの境界面５１ａ、５１ｂを有してい
る。これら２つの境界面となる楕円面５１ａ、５１ｂ
は、これら楕円面５１ａ、５１ｂの焦点が同一線上に位
置し、しかも各楕円面５１ａ、５１ｂの長軸方向の頂点
５１ｃ、５１ｄから遠い位置にある焦点Ｆ１、Ｆ２は同
一となって位置している。
等の透明体で、その断面形状が離芯率ｅ＝１／ｎの楕円
曲線となった２つの境界面５１ａ、５１ｂを有してい
る。これら２つの境界面となる楕円面５１ａ、５１ｂ
は、これら楕円面５１ａ、５１ｂの焦点が同一線上に位
置し、しかも各楕円面５１ａ、５１ｂの長軸方向の頂点
５１ｃ、５１ｄから遠い位置にある焦点Ｆ１、Ｆ２は同
一となって位置している。
【００１９】上記した２つの境界面５１ａ、５１ｂは、
図３及び図４に示すような境界面となって形成されてい
る。図３は、屈折率ｎの透明体５３を示し、その境界面
５３ａは離芯率ｅ＝１／ｎの楕円面となっている。
図３及び図４に示すような境界面となって形成されてい
る。図３は、屈折率ｎの透明体５３を示し、その境界面
５３ａは離芯率ｅ＝１／ｎの楕円面となっている。
【００２０】また、楕円面５３ａの長軸頂点５３ｂより
遠い位置の焦点Ｆ３には光源５４が置かれている。
遠い位置の焦点Ｆ３には光源５４が置かれている。
【００２１】光源５４から照射された光Ｌ１が楕円面５
３ａに入射すると、光源５４が楕円面５３ａの照射Ｆ３
に置かれていることから、光Ｌ１が入射点５３ｃにおい
て光軸Ｚに平行となるように屈折して屈折光線Ｌ２とな
る。これはコリメ−タ光源として利用されている公知の
構成のものである。
３ａに入射すると、光源５４が楕円面５３ａの照射Ｆ３
に置かれていることから、光Ｌ１が入射点５３ｃにおい
て光軸Ｚに平行となるように屈折して屈折光線Ｌ２とな
る。これはコリメ−タ光源として利用されている公知の
構成のものである。
【００２２】一方、図４は屈折率ｎの透明体５５を示
し、その境界面５５ａは凹面となっており、この凹面は
離芯率ｅ＝１／ｎの楕円面に形成され、焦点Ｆ４は楕円
面５５ａの長軸頂点５５ｂより遠い位置の焦点を示して
いる。
し、その境界面５５ａは凹面となっており、この凹面は
離芯率ｅ＝１／ｎの楕円面に形成され、焦点Ｆ４は楕円
面５５ａの長軸頂点５５ｂより遠い位置の焦点を示して
いる。
【００２３】透明体５５の光軸Ｚに平行な光Ｌ３が楕円
面に入射すると、光Ｌ３は入射点５５ｃにおいて焦点Ｆ
４と入射点５５ｃを結ぶ直線の延長方向に向かって屈折
し、屈折光線Ｌ４となる。
面に入射すると、光Ｌ３は入射点５５ｃにおいて焦点Ｆ
４と入射点５５ｃを結ぶ直線の延長方向に向かって屈折
し、屈折光線Ｌ４となる。
【００２４】上記した図３に示す光Ｌ１と図４に示す光
Ｌ４は図５に示すように同じ方向の光とすることができ
る。つまり、図３に示す楕円面５３ａの入射点５３ｃに
おける法線と、図４に示す楕円面５５ａの入射点５５ｃ
における法線を同一にして法線ｍとすると、入射光線Ｌ
１の入射点５３ｃにおける入射角はｉ１、この入射点に
おける屈折光線Ｌ２の屈折角はｉ２となり、また、入射
光線Ｌ３の入射点５５ｃにおける入射角はｉ３、この入
射点における屈折光線Ｌ４の屈折角はｉ４となるので、
入射光線Ｌ１の入射角ｉ１と屈折光線Ｌ４の屈折角ｉ４
は等しく、また、入射光線Ｌ３の入射角ｉ３と屈折光線
Ｌ２の屈折角ｉ２は等しくなる。したがって、図５にお
けるθ１とθ２とは等角で、入射光線Ｌ３と屈折光線Ｌ
２とが同じ方向の光であれば、入射光線Ｌ１と屈折光線
Ｌ４も同じ方向の光となる。
Ｌ４は図５に示すように同じ方向の光とすることができ
る。つまり、図３に示す楕円面５３ａの入射点５３ｃに
おける法線と、図４に示す楕円面５５ａの入射点５５ｃ
における法線を同一にして法線ｍとすると、入射光線Ｌ
１の入射点５３ｃにおける入射角はｉ１、この入射点に
おける屈折光線Ｌ２の屈折角はｉ２となり、また、入射
光線Ｌ３の入射点５５ｃにおける入射角はｉ３、この入
射点における屈折光線Ｌ４の屈折角はｉ４となるので、
入射光線Ｌ１の入射角ｉ１と屈折光線Ｌ４の屈折角ｉ４
は等しく、また、入射光線Ｌ３の入射角ｉ３と屈折光線
Ｌ２の屈折角ｉ２は等しくなる。したがって、図５にお
けるθ１とθ２とは等角で、入射光線Ｌ３と屈折光線Ｌ
２とが同じ方向の光であれば、入射光線Ｌ１と屈折光線
Ｌ４も同じ方向の光となる。
【００２５】本発明の図２に示す外装カバ−５１は、２
つの境界面を形成する楕円面５１ａ、５１ｂのうち、一
方の楕円面５１ａが図４に示す楕円面５５ａと同様に形
成され、他方の楕円面５１ｂが図３に示す楕円面５３ａ
と同様に形成されている。
つの境界面を形成する楕円面５１ａ、５１ｂのうち、一
方の楕円面５１ａが図４に示す楕円面５５ａと同様に形
成され、他方の楕円面５１ｂが図３に示す楕円面５３ａ
と同様に形成されている。
【００２６】さらに、２つの楕円面５１ａ、５１ｂの共
有焦点である焦点Ｆ１、Ｆ２は図４における焦点Ｆ４と
図３における焦点Ｆ３に相当するようになっている。
有焦点である焦点Ｆ１、Ｆ２は図４における焦点Ｆ４と
図３における焦点Ｆ３に相当するようになっている。
【００２７】図２において、光軸Ｚに平行な光線Ｌ５は
外装カバ−５１の楕円面５１ａに入射し、入射点５１ｅ
において焦点Ｆ１と入射点５１ｅとを結ぶ直線の延長方
向に向かって屈折し、屈折光線Ｌ６となって楕円面５１
ｂの射出点５１ｆより射出する。
外装カバ−５１の楕円面５１ａに入射し、入射点５１ｅ
において焦点Ｆ１と入射点５１ｅとを結ぶ直線の延長方
向に向かって屈折し、屈折光線Ｌ６となって楕円面５１
ｂの射出点５１ｆより射出する。
【００２８】楕円面５１ａは離芯率ｅ＝１／ｎとなって
いるので、入射点５１ｅにおける法線ｍ１は図５におけ
る法線ｍに相当し、また、楕円面５１ａの焦点Ｆ１は図
４における焦点Ｆ４に相当するので、屈折光線Ｌ６の方
向は図４の光Ｌ４の方向となる。
いるので、入射点５１ｅにおける法線ｍ１は図５におけ
る法線ｍに相当し、また、楕円面５１ａの焦点Ｆ１は図
４における焦点Ｆ４に相当するので、屈折光線Ｌ６の方
向は図４の光Ｌ４の方向となる。
【００２９】また、楕円面５１ｂは離芯率ｅ＝１／ｎと
なっているので射出点５１ｆにおける法線ｍ２は図５に
おける法線ｍに相当し、したがって、法線ｍ１、ｍ２は
平行していることになる。
なっているので射出点５１ｆにおける法線ｍ２は図５に
おける法線ｍに相当し、したがって、法線ｍ１、ｍ２は
平行していることになる。
【００３０】ここで、楕円面５１ｂの焦点Ｆ２は図３に
おける焦点Ｆ３に相当するので、上記した屈折光線Ｌ６
は図３における光線Ｌ１に相当する。これにより、楕円
面５１ｂで屈折する光線Ｌ６は射出点５１ｆにおいて図
３における光Ｌ２と同様に光軸Ｚに平行となるように屈
折し、平行光線Ｌ７として投光される。
おける焦点Ｆ３に相当するので、上記した屈折光線Ｌ６
は図３における光線Ｌ１に相当する。これにより、楕円
面５１ｂで屈折する光線Ｌ６は射出点５１ｆにおいて図
３における光Ｌ２と同様に光軸Ｚに平行となるように屈
折し、平行光線Ｌ７として投光される。
【００３１】上記では投光器５０の外装カバ−５１につ
いて説明したが、受光器５２の外装カバ−５２ａについ
ても同様に実施し得る。
いて説明したが、受光器５２の外装カバ−５２ａについ
ても同様に実施し得る。
【００３２】図６は上記した外装カバ−５１の応用例を
示したもので、この外装カバ−５６は平行光線の入射面
が縦長となった柱状に形成され、この場合、Ｚ＝Ｃ（定
数）の光線は射出後もＺ＝Ｃが保たれるので、ＸＹ面の
形状が図２に示すものであればよい。
示したもので、この外装カバ−５６は平行光線の入射面
が縦長となった柱状に形成され、この場合、Ｚ＝Ｃ（定
数）の光線は射出後もＺ＝Ｃが保たれるので、ＸＹ面の
形状が図２に示すものであればよい。
【００３３】図７は、投光器の外装カバ−として実施し
た本発明の第２実施例を示す光学素子の光学図である。
この外装カバ−５７は、中央部に平行平面透明体５８が
形成され、この透明体５８の両側に図２に示す外装カバ
−５１と同様に形成した透明体５９、６０が上記透明体
５８と一体となって備えられている。上記した平行平面
透明体５８は平面ガラスである。
た本発明の第２実施例を示す光学素子の光学図である。
この外装カバ−５７は、中央部に平行平面透明体５８が
形成され、この透明体５８の両側に図２に示す外装カバ
−５１と同様に形成した透明体５９、６０が上記透明体
５８と一体となって備えられている。上記した平行平面
透明体５８は平面ガラスである。
【００３４】外装カバ−５７の中央部に入射した平行光
線Ｌ８、Ｌ９は平行平面透明体５８を直進するので、平
行光線のまま射出光線Ｌ１０、Ｌ１１として外装カバ−
５７より投光される。
線Ｌ８、Ｌ９は平行平面透明体５８を直進するので、平
行光線のまま射出光線Ｌ１０、Ｌ１１として外装カバ−
５７より投光される。
【００３５】外装カバ−５７の両側に入射する平行光線
のうち、透明体５９に入射する光Ｌ１２、Ｌ１３は、楕
円面５９ａの各々の入射点５９ｃ、５９ｄにおいて、２
つの楕円面５９ａ、５９ｂの共有焦点である焦点Ｆ５と
各々の入射点５９ｃ、５９ｄとを結ぶ直線の延長方向に
向かって屈折し、屈折光線Ｌ１４、Ｌ１５となって楕円
面５９ｂのの射出点５９ｅ、５９ｆより射出する。楕円
面５９ｂの射出点５９ｅ、５９ｆにおいては屈折光線Ｌ
１４、Ｌ１５が透明体５９の光軸Ｚ１に平行となるよう
に屈折するので、平行光線Ｌ１６、Ｌ１７として投光さ
れる。
のうち、透明体５９に入射する光Ｌ１２、Ｌ１３は、楕
円面５９ａの各々の入射点５９ｃ、５９ｄにおいて、２
つの楕円面５９ａ、５９ｂの共有焦点である焦点Ｆ５と
各々の入射点５９ｃ、５９ｄとを結ぶ直線の延長方向に
向かって屈折し、屈折光線Ｌ１４、Ｌ１５となって楕円
面５９ｂのの射出点５９ｅ、５９ｆより射出する。楕円
面５９ｂの射出点５９ｅ、５９ｆにおいては屈折光線Ｌ
１４、Ｌ１５が透明体５９の光軸Ｚ１に平行となるよう
に屈折するので、平行光線Ｌ１６、Ｌ１７として投光さ
れる。
【００３６】一方、透明体６０に入射する光Ｌ１８、Ｌ
１９は、楕円面６０ａの各々の入射点６０ｃ、６０ｄに
おいて、２つの楕円面６０ａ、６０ｂの共有焦点である
焦点Ｆ６と各々の入射点６０ｃ、６０ｄとを結ぶ直線の
延長方向に向かって屈折し、屈折光線Ｌ２０、Ｌ２１と
なって楕円面６０ｂの射出点６０ｅ、６０はより射出す
る。そして、楕円面６０ｂの射出点６０ｅ、６０ｆにお
いては上記と同様に屈折光線Ｌ２０、Ｌ２１が透明体６
０の光軸Ｚ２に平行となるように屈折するので平行光線
Ｌ２２、Ｌ２３として投光される。
１９は、楕円面６０ａの各々の入射点６０ｃ、６０ｄに
おいて、２つの楕円面６０ａ、６０ｂの共有焦点である
焦点Ｆ６と各々の入射点６０ｃ、６０ｄとを結ぶ直線の
延長方向に向かって屈折し、屈折光線Ｌ２０、Ｌ２１と
なって楕円面６０ｂの射出点６０ｅ、６０はより射出す
る。そして、楕円面６０ｂの射出点６０ｅ、６０ｆにお
いては上記と同様に屈折光線Ｌ２０、Ｌ２１が透明体６
０の光軸Ｚ２に平行となるように屈折するので平行光線
Ｌ２２、Ｌ２３として投光される。
【００３７】上記第２実施例では、平行平面透明体５８
の両側に透明体５９、６０を形成してあるが、平行平面
透明体５８の片側だけに透明体を形成して構成してもよ
い。
の両側に透明体５９、６０を形成してあるが、平行平面
透明体５８の片側だけに透明体を形成して構成してもよ
い。
【００３８】
【発明の効果】上記した通り、本発明に係る曲面光学素
子は、透明体の２つの境界面が、離芯率と長軸方向の頂
点に対して遠方となる焦点とを同一とした楕円面として
構成されているので、光学素子に入射する平行光線はそ
のまま平行光線としてこの光学素子から射出され、遠方
への光の伝達に極めて有効となる。
子は、透明体の２つの境界面が、離芯率と長軸方向の頂
点に対して遠方となる焦点とを同一とした楕円面として
構成されているので、光学素子に入射する平行光線はそ
のまま平行光線としてこの光学素子から射出され、遠方
への光の伝達に極めて有効となる。
【００３９】また、外観形状が曲面となっているので、
この光学素子を備える投光器等のデザイン上の自由度が
ある。
この光学素子を備える投光器等のデザイン上の自由度が
ある。
【００４０】さらに、この光学素子は出入射面が凹凸状
となっているので外圧に対して強く、耐久性がある。
となっているので外圧に対して強く、耐久性がある。
【００４１】また、平行平面透明体を設け、この平行平
面透明体の少なくとも片側に曲面光学素子部分を設けて
構成してもよく、この場合、平行平面透明体に入射した
平行光線と光学素子部分に入射した平行光線とは共に同
方向の平行光線として射出されるので上記と同様の効果
が得られる。
面透明体の少なくとも片側に曲面光学素子部分を設けて
構成してもよく、この場合、平行平面透明体に入射した
平行光線と光学素子部分に入射した平行光線とは共に同
方向の平行光線として射出されるので上記と同様の効果
が得られる。
【図１】本発明の第１実施例であり、光学素子を光通信
の投光器と受光器に実施した一例を示す簡略図である。
の投光器と受光器に実施した一例を示す簡略図である。
【図２】本発明の光学素子を投光器の外装カバ−として
実施した光学図である。
実施した光学図である。
【図３】上記光学素子の１つの境界面を説明するための
光学図である。
光学図である。
【図４】上記光学素子の他の境界面を説明するための光
学図である。
学図である。
【図５】光学素子の原理説明図である。
【図６】上記光学素子の応用例を説明するための説明図
である。
である。
【図７】光学素子を投光器の外装カバ−として実施した
本発明の第２実施例を示す光学図である。
本発明の第２実施例を示す光学図である。
【図８】従来の光学素子を備えた投光器の光学図であ
る。
る。
５０ 投光器 ５１ 外装カバ− ５１ａ、５１ｂ 境界面 ５１ｃ、５１ｄ 長軸頂点 ５１ｅ 入射点 ５１ｆ 射出点 ５７ 外装カバ− ５８ 平行平面透明体 ５９、６０ 透明体 ５９ａ、５９ｂ、６０ａ、６０ｂ 楕円面 ５９ｃ、５９ｄ、６０ｃ、６０ｄ 入射点 ５９ｅ、５９ｆ、６０ｅ、６０ｆ 射出点
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年６月７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】上記した２つの境界面５１ａ、５１ｂは、
図４及び図３に示すような境界面となって形成されてい
る。図３は、屈折率ｎの透明体５３を示し、その境界面
５３ａは離芯率ｅ＝１／ｎの楕円面となっている。
図４及び図３に示すような境界面となって形成されてい
る。図３は、屈折率ｎの透明体５３を示し、その境界面
５３ａは離芯率ｅ＝１／ｎの楕円面となっている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２１】光源５４から照射された光Ｌ１が楕円面５
３ａに入射すると、光源５４が楕円面５３ａの集点Ｆ３
に置かれていることから、光Ｌ１が射出点５３ｃにおい
て光軸Ｚに平行となるように屈折して屈折光線Ｌ２とな
る。これはコリメータ光源として利用されている公知の
構成のものである。
３ａに入射すると、光源５４が楕円面５３ａの集点Ｆ３
に置かれていることから、光Ｌ１が射出点５３ｃにおい
て光軸Ｚに平行となるように屈折して屈折光線Ｌ２とな
る。これはコリメータ光源として利用されている公知の
構成のものである。
Claims (2)
- 【請求項１】 断面形状が離芯率１／ｎの相似楕円曲線
である２つの境界面を有する屈折率ｎの透明体であっ
て、上記各境界面を形成する２つの楕円曲線の各焦点が
同一直線上に位置し、かつ、上記各々の楕円曲線の焦点
のうち各楕円曲線の長軸頂点に対して遠い焦点が同一位
置となるように形成されていることを特徴とする平行光
線を出入射する曲面光学素子。 - 【請求項２】 断面形状が離芯率１／ｎの相似楕円曲線
である２つの境界面を有する屈折率ｎの透明体であっ
て、上記各境界面を形成する２つの楕円曲線の各焦点が
同一直線上に位置し、かつ、上記各々の楕円曲線の焦点
のうち各楕円曲線の長軸頂点に対して遠い焦点が同一位
置となるように形成された光学素子部分が、平行平面透
明体の少なくとも片側にこの平行平面透明体と一体とな
っていることを特徴とする平行光線を出入射する曲面光
学素子。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6113421A JPH07301704A (ja) | 1994-05-02 | 1994-05-02 | 平行光線を出入射する曲面光学素子 |
| US08/418,974 US5600492A (en) | 1994-05-02 | 1995-04-07 | Surface-curved optical element adapted for emergence and incidence of parallel light rays |
| DE69514032T DE69514032T2 (de) | 1994-05-02 | 1995-04-26 | Angepasstes optisches Element mit Oberflächenkrümmung für Ein- und Austritt von parallelen Lichtstrahlen |
| EP95302839A EP0681194B1 (en) | 1994-05-02 | 1995-04-26 | Surface-curved optical element adapted for emergence and incidence of parallel light rays |
| CA002148306A CA2148306A1 (en) | 1994-05-02 | 1995-05-01 | Surface-curved optical element adapted for emergence and incidence of parallel light rays |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6113421A JPH07301704A (ja) | 1994-05-02 | 1994-05-02 | 平行光線を出入射する曲面光学素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07301704A true JPH07301704A (ja) | 1995-11-14 |
Family
ID=14611822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6113421A Pending JPH07301704A (ja) | 1994-05-02 | 1994-05-02 | 平行光線を出入射する曲面光学素子 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5600492A (ja) |
| EP (1) | EP0681194B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07301704A (ja) |
| CA (1) | CA2148306A1 (ja) |
| DE (1) | DE69514032T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006293274A (ja) * | 2005-04-06 | 2006-10-26 | Samsung Electronics Co Ltd | 光学レンズ、これを有する光学モジュール、これを有するバックライト組立体及びこれを有する表示装置。 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0829726A (ja) * | 1994-07-13 | 1996-02-02 | Nikon Corp | ビーム整形光学系 |
| EP0808470B1 (en) * | 1995-12-12 | 2000-09-27 | Eugeni Jordana Pareto | Lens structure without spherical aberration and stereoscopic camera including such lens structure |
| JPH09211330A (ja) * | 1996-01-29 | 1997-08-15 | Canon Inc | 反射光学系 |
| US6456439B1 (en) | 1999-07-16 | 2002-09-24 | Michael J. Mandella | Collimator employing an ellipsoidal solid immersion lens |
| US6452726B1 (en) | 1999-07-16 | 2002-09-17 | Michael J. Mandella | Collimators and collimator arrays employing ellipsoidal solid immersion lenses |
| US6827475B2 (en) * | 2002-09-09 | 2004-12-07 | Steven Robert Vetorino | LED light collection and uniform transmission system |
| KR20080040878A (ko) * | 2006-11-06 | 2008-05-09 | 삼성전자주식회사 | 광학렌즈 플레이트, 백라이트 유닛 및 이를 구비하는표시장치 |
| US8676007B2 (en) | 2008-06-19 | 2014-03-18 | Neonode Inc. | Light-based touch surface with curved borders and sloping bezel |
| DE102013206394A1 (de) | 2013-04-11 | 2014-10-16 | Asphericon Gmbh | Refraktiver Strahlformer |
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| JPS61501598A (ja) * | 1984-02-22 | 1986-07-31 | ゲルネ−ト ヘルマン | 無限焦点レンズ、望遠鏡めがね、ド−ム型望遠鏡、ド−ムもしくはこれに類似する部分、及び観察範囲（視野）が広く、解像度が高く、発光係数が高い低倍率望遠鏡としての公知の光学系との組み合わせ |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59180515A (ja) * | 1983-03-31 | 1984-10-13 | Toshiba Corp | 光フアイバ結合用発光素子 |
| DE3343868A1 (de) * | 1983-12-03 | 1985-06-13 | Zeiss Carl Fa | Objektiv mit kegelschnittflaechen fuer die mikrozonenabbildung |
| US4770514A (en) * | 1986-11-21 | 1988-09-13 | David Silverglate | Collimating compound catoptric immersion lens |
| JP2589326B2 (ja) * | 1987-11-13 | 1997-03-12 | 富士通株式会社 | 光ファイバ用コリメートレンズ |
| US5142387A (en) * | 1990-04-11 | 1992-08-25 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Projection-type display device having light source means including a first and second concave mirrors |
| JP2946642B2 (ja) * | 1990-05-31 | 1999-09-06 | 株式会社安川電機 | コリメートレンズ付ｌｅｄ |
| JP3117524B2 (ja) * | 1992-02-05 | 2000-12-18 | 富士写真光機株式会社 | 面倒れ補正機能を有する走査光学系 |
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-
1994
- 1994-05-02 JP JP6113421A patent/JPH07301704A/ja active Pending
-
1995
- 1995-04-07 US US08/418,974 patent/US5600492A/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-04-26 DE DE69514032T patent/DE69514032T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1995-04-26 EP EP95302839A patent/EP0681194B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-05-01 CA CA002148306A patent/CA2148306A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006293274A (ja) * | 2005-04-06 | 2006-10-26 | Samsung Electronics Co Ltd | 光学レンズ、これを有する光学モジュール、これを有するバックライト組立体及びこれを有する表示装置。 |
| JP4568194B2 (ja) * | 2005-04-06 | 2010-10-27 | 三星電子株式会社 | 光学レンズ、これを有する光学モジュール、これを有するバックライト組立体及びこれを有する表示装置。 |
| KR101136344B1 (ko) * | 2005-04-06 | 2012-04-18 | 삼성전자주식회사 | 광학 렌즈, 이를 갖는 광학 모듈, 이를 갖는 백라이트어셈블리 및 이를 갖는 표시 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5600492A (en) | 1997-02-04 |
| DE69514032D1 (de) | 2000-01-27 |
| EP0681194A1 (en) | 1995-11-08 |
| DE69514032T2 (de) | 2000-06-08 |
| EP0681194B1 (en) | 1999-12-22 |
| CA2148306A1 (en) | 1995-11-03 |
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