JPS6041001A - 集光装置 - Google Patents
集光装置Info
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- JPS6041001A JPS6041001A JP14939783A JP14939783A JPS6041001A JP S6041001 A JPS6041001 A JP S6041001A JP 14939783 A JP14939783 A JP 14939783A JP 14939783 A JP14939783 A JP 14939783A JP S6041001 A JPS6041001 A JP S6041001A
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、プリズムと放物面鏡を用いた集光装置に関
するものである。
するものである。
プリズムを用いた集光装置と【７ては、第１図（ａ）
、 （ｂ）に示す透明プリズムと、第２図に示すミラー
伺フリズムとがある。
、 （ｂ）に示す透明プリズムと、第２図に示すミラー
伺フリズムとがある。
第１図（ａ） 、 （ｂ）は、通常のくさび形をしたプ
リズムを全反射を利用して集光装置としたものである。
リズムを全反射を利用して集光装置としたものである。
第１図において、１１は透明プリズム、１１ｃは受光面
である。入射角ｈ１で透明プリズム１１に入射した入射
光Ｆけ、透明プリズム１１の表面１１ａにおいて屈折さ
れ 透明プリズム１１内を直進し７、透明プリズム１１
の裏面１１ｂにおいて全反射される。この全反射を透明
プリズム１１の表面１］ａと裏面１１ｂとで繰り返し７
、入射光Ｆ ＋ｒ、ｔ：透明プリズム１１の終端部に設
けられた受光面１１ｃに到達する０ 上記の構造の集光装置においで入射）’ｉ＝ １・゛の
最大許容角ｂ１ｍａｘは、受光面１１ｒ と透明ンリノ
、ム１１の表面１１ａとに垂直々面（イ午面）内の入射
光については解析的にめることができる。子午面に含１
れない入射ブＣ（余１め入射ブＣ）についての最大許容
角は光線追跡法等による複雑な割算が必要となるので、
以］・では子午面内の入射光の許容角についてのみ考え
る・、 第１図の透す」プリズムの子午面内での最大許容入射角
ｂ１ｍａｘは とな、す、最大集光比Ｒ＋ｎａｘ ｌｉとなる。ただし
、ｎはプリズムの屈折率、αは透明プリズノ、の頂角で
ある。
である。入射角ｈ１で透明プリズム１１に入射した入射
光Ｆけ、透明プリズム１１の表面１１ａにおいて屈折さ
れ 透明プリズム１１内を直進し７、透明プリズム１１
の裏面１１ｂにおいて全反射される。この全反射を透明
プリズム１１の表面１］ａと裏面１１ｂとで繰り返し７
、入射光Ｆ ＋ｒ、ｔ：透明プリズム１１の終端部に設
けられた受光面１１ｃに到達する０ 上記の構造の集光装置においで入射）’ｉ＝ １・゛の
最大許容角ｂ１ｍａｘは、受光面１１ｒ と透明ンリノ
、ム１１の表面１１ａとに垂直々面（イ午面）内の入射
光については解析的にめることができる。子午面に含１
れない入射ブＣ（余１め入射ブＣ）についての最大許容
角は光線追跡法等による複雑な割算が必要となるので、
以］・では子午面内の入射光の許容角についてのみ考え
る・、 第１図の透す」プリズムの子午面内での最大許容入射角
ｂ１ｍａｘは とな、す、最大集光比Ｒ＋ｎａｘ ｌｉとなる。ただし
、ｎはプリズムの屈折率、αは透明プリズノ、の頂角で
ある。
才だ、第１図の集光装置においてυコ、透明プリズム１
１の裏面ｎｂから入射する光Ｆ′も同様に受光面１．１
ｃに集光できる。との場合の最大許容入射角Ｈ＋ ｍａ
ｙ −２ｈ＋ ｍａｙ−α−・・・−・・・・・・・・
・・・（３）となる。
１の裏面ｎｂから入射する光Ｆ′も同様に受光面１．１
ｃに集光できる。との場合の最大許容入射角Ｈ＋ ｍａ
ｙ −２ｈ＋ ｍａｙ−α−・・・−・・・・・・・・
・・・（３）となる。
次に、第２図に示すミラー伺プリズム集光器は、透明プ
リズノ、２１の裏面２１ｂをミラー面と１７受光面２１
ｃを裏面２１Ｆ〕と垂直に］７たものである。
リズノ、２１の裏面２１ｂをミラー面と１７受光面２１
ｃを裏面２１Ｆ〕と垂直に］７たものである。
入射角ｈ′で透明プリズノ・２１０表面２１ａに入射１
−だ光ＦＣ１ｒ９面のミラ 面２１１）での鏡面反射と
、表面２１ａての全ノ又射を繰り返し、受光面２１ｃに
達する。裏面２１１）がミラー面であるため、裏面２１
１）からの入射う“（、は集光できないが、表面２１ａ
からの入射光に対する最大ａ′「容入射角１＋ Ｉｒ＋
＋ａｘ Ｉｔ：Ｊ−。
−だ光ＦＣ１ｒ９面のミラ 面２１１）での鏡面反射と
、表面２１ａての全ノ又射を繰り返し、受光面２１ｃに
達する。裏面２１１）がミラー面であるため、裏面２１
１）からの入射う“（、は集光できないが、表面２１ａ
からの入射光に対する最大ａ′「容入射角１＋ Ｉｒ＋
＋ａｘ Ｉｔ：Ｊ−。
裏面がミラ 面でない場合よりも大きくなシ、次式で与
λられるＣ また、最大集光比Ｒｍａｘ Ｉ（、ｌ Ｒｍａｘ−−ａ課＋＋ ｍａｘ 、、、、、、、、、、
、、、、、−−−−（５）８１＋１α となる。
λられるＣ また、最大集光比Ｒｍａｘ Ｉ（、ｌ Ｒｍａｘ−−ａ課＋＋ ｍａｘ 、、、、、、、、、、
、、、、、−−−−（５）８１＋１α となる。
第１表に透明プリズムとミラー伺フリズトについての最
大許容入射角ｈ＋ ｍａｙ ＋ Ｌｌ＋ ｍａｘとｉ１
ン太集光比Ｒ，ｍａｙの関係を示す。
大許容入射角ｈ＋ ｍａｙ ＋ Ｌｌ＋ ｍａｘとｉ１
ン太集光比Ｒ，ｍａｙの関係を示す。
以上のようなプリズムを利用した集ブＣ１器に卦いては
、最大許容角ｌ１１ｒｙａｘ以内のイ午面内入射光は受
光面に対し７一定範囲内の角度で込射する。
、最大許容角ｌ１１ｒｙａｘ以内のイ午面内入射光は受
光面に対し７一定範囲内の角度で込射する。
そのような入射）Ｙ〕は二次集光により、さらに狭い面
積へ集光することが可能である。、この発明は、そのよ
うな集光器の機能向上を図るためになされたものであり
、上記二種類のプリズムを用いた集光器の後段に放物面
鏡を用いた集光器を結合させ、より高い集光比を実現す
る集光装置を提供することを目的とする○この発明の理
解を容易にするために、先づ、放物面鏡を用いた既存の
集光器について簡単に説明する。
積へ集光することが可能である。、この発明は、そのよ
うな集光器の機能向上を図るためになされたものであり
、上記二種類のプリズムを用いた集光器の後段に放物面
鏡を用いた集光器を結合させ、より高い集光比を実現す
る集光装置を提供することを目的とする○この発明の理
解を容易にするために、先づ、放物面鏡を用いた既存の
集光器について簡単に説明する。
第３図ｒｊ： Ｃｏｍｐｏｕｎｄ Ｐａｒａｂｏｌｉｃ
Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ（以Ｔ−’ ＣＰ Ｃとい
う）を示したものである。
Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ（以Ｔ−’ ＣＰ Ｃとい
う）を示したものである。
このＣＰＣは、軸が最大許容半角θｒｎａｘの入射光線
に平行で、受光面３１ｃの端点を焦点とし、開口面３１
ｏの端点を通る放物面鏡３１■）、３１ｐ′を同図に示
すように結合させた集光器である。三次元的形状として
は、第３図の形状を回転移動１７て得られるコーン型Ｃ
ＰＣと、紙面に垂直方向に平行移動して得られる線型Ｃ
ＰＣとがあるが、以下では後者についてのみ考える。最
大集光比Ｒｒｒ＋ａｘは、開口面３１０と受光面３１ｃ
の面積比で与えられ、線型ＣＰＣにおいて最大集光比Ｒ
ＩｎａＸは となる。以下、この発明について実施例にノ、（づき説
明する。
に平行で、受光面３１ｃの端点を焦点とし、開口面３１
ｏの端点を通る放物面鏡３１■）、３１ｐ′を同図に示
すように結合させた集光器である。三次元的形状として
は、第３図の形状を回転移動１７て得られるコーン型Ｃ
ＰＣと、紙面に垂直方向に平行移動して得られる線型Ｃ
ＰＣとがあるが、以下では後者についてのみ考える。最
大集光比Ｒｒｒ＋ａｘは、開口面３１０と受光面３１ｃ
の面積比で与えられ、線型ＣＰＣにおいて最大集光比Ｒ
ＩｎａＸは となる。以下、この発明について実施例にノ、（づき説
明する。
・第４図は、この発明の一実施例を示す図で透明プリズ
ム４１の後段に同様な透明媒ｆｊで形成されたＣＰＣ４
２を結合さぜたものである。放物面４２ｐ、４２ｐ′は
鏡面である１、透明プリズム４１の終端面４１ｒ（プリ
ズムの仮想的終端面を示しており、実際には面は存在し
ない。同様に第５図、第６図、第７図に示す実施例に１
・−いても面は存在しない。）へ到達する最大許容角ｈ
＋ｍａ％以内の子午面内入射光Ｆは 透明プリズムの終
端面４１ｒの法線に対して −十ｏｉ’ （紳ぜ）（７） の範囲内の角度で透明プリズム４１の終端而４１ｒへ到
達する。従って、透明プリズム４１の終端面４１ｒの後
段にｈ２ ｔｎａｘを最大許容半角とするＣＰＣ４２を
結合（−だ場合、子午面内入射光はより狭倍に向上する
。
ム４１の後段に同様な透明媒ｆｊで形成されたＣＰＣ４
２を結合さぜたものである。放物面４２ｐ、４２ｐ′は
鏡面である１、透明プリズム４１の終端面４１ｒ（プリ
ズムの仮想的終端面を示しており、実際には面は存在し
ない。同様に第５図、第６図、第７図に示す実施例に１
・−いても面は存在しない。）へ到達する最大許容角ｈ
＋ｍａ％以内の子午面内入射光Ｆは 透明プリズムの終
端面４１ｒの法線に対して −十ｏｉ’ （紳ぜ）（７） の範囲内の角度で透明プリズム４１の終端而４１ｒへ到
達する。従って、透明プリズム４１の終端面４１ｒの後
段にｈ２ ｔｎａｘを最大許容半角とするＣＰＣ４２を
結合（−だ場合、子午面内入射光はより狭倍に向上する
。
第５図は、この発明の他の実施例を示す図で、ミラー付
プリズム５１とＣＰＣ５２とを同じ透明媒質で形成し、
結合させたものである。ミラー付プリズム５１の終端面
５１ｒへ到達する最大許容角ｈｔｒｎａｘ以内のイ午面
内入射光Ｆは、ミラー伺プリズム５１の終端面５１ｒの
法線に対しゴーの範囲内の角度でミラー付プリズム５１
の終端面５１ｒへ到達する。従つ−Ｃ、ミラー伺プリズ
ム５１の終端面５１ｒの後段にｂｚｍａｘを最大許容半
角とするＣＰＣ５２を結合する場合、：ｊ午面内入射光
ｌ・゛は、より狭い面積へ集光され、最大集光比が第６
図は、この発明のさらに別の実施例を示すものである。
プリズム５１とＣＰＣ５２とを同じ透明媒質で形成し、
結合させたものである。ミラー付プリズム５１の終端面
５１ｒへ到達する最大許容角ｈｔｒｎａｘ以内のイ午面
内入射光Ｆは、ミラー伺プリズム５１の終端面５１ｒの
法線に対しゴーの範囲内の角度でミラー付プリズム５１
の終端面５１ｒへ到達する。従つ−Ｃ、ミラー伺プリズ
ム５１の終端面５１ｒの後段にｂｚｍａｘを最大許容半
角とするＣＰＣ５２を結合する場合、：ｊ午面内入射光
ｌ・゛は、より狭い面積へ集光され、最大集光比が第６
図は、この発明のさらに別の実施例を示すものである。
６１はミラー伺プリズムの終端面６１ｒが入射角ｂ ＋
ｍａｘで入射する入射光Ｆのミラー付プリズム表面６
１ａでの屈折光と平行に肴るように構成したものである
。このミラー伺プリズム６１の終端面６１ｒ−到達する
最大許容角ｈｔｍａｘ以内の子午面内入射光が、ミラー
付グリズノ・６１の終端面６１ｒを透過する際に、この
ミラー付プリズム６１の終端面６１ｒとなす角ｈ２は０
≦ｈ２≦２ｈｚｍａｘ ＝−２（ｃｏｓ−’（−Ｎ’
＋ （χ１−−−、−（０）の範囲内に収まる。従って
、ミラー刊プリズム６１の終端面６１ｒの一ト端６１ｔ
を焦点とし、ミラー付プリズム６１の終端面６１ｒの上
端６１８を通り、軸がミラー付プリズム６１の終端面６
１ｒに対し２ ｂｚｍａｘの傾きをもつ放物面鏡６２ｐ
を同図に示すように結合し、放物面鏡６２ｐとミラー付
プリズム６１の終端面（Ｓ １ ｒの間隙６２を７リズ
ムと同じ透明媒質で充填すれば、ミラー付プリズム６１
に比し最大集光比の向上が可能となる。この場合の最大
集光比の向上する罰金は第５図に示したえられる。
ｍａｘで入射する入射光Ｆのミラー付プリズム表面６
１ａでの屈折光と平行に肴るように構成したものである
。このミラー伺プリズム６１の終端面６１ｒ−到達する
最大許容角ｈｔｍａｘ以内の子午面内入射光が、ミラー
付グリズノ・６１の終端面６１ｒを透過する際に、この
ミラー付プリズム６１の終端面６１ｒとなす角ｈ２は０
≦ｈ２≦２ｈｚｍａｘ ＝−２（ｃｏｓ−’（−Ｎ’
＋ （χ１−−−、−（０）の範囲内に収まる。従って
、ミラー刊プリズム６１の終端面６１ｒの一ト端６１ｔ
を焦点とし、ミラー付プリズム６１の終端面６１ｒの上
端６１８を通り、軸がミラー付プリズム６１の終端面６
１ｒに対し２ ｂｚｍａｘの傾きをもつ放物面鏡６２ｐ
を同図に示すように結合し、放物面鏡６２ｐとミラー付
プリズム６１の終端面（Ｓ １ ｒの間隙６２を７リズ
ムと同じ透明媒質で充填すれば、ミラー付プリズム６１
に比し最大集光比の向上が可能となる。この場合の最大
集光比の向上する罰金は第５図に示したえられる。
第７図は、この発明の別の実施例を示すものである。７
１はミラー付プリズムで同プリズムの終端面７１ｒを入
射角ｈ＋ｍａｘ で入射する入射光Ｆ１がミラー付プリ
ズム７１の裏面７１ｂで反射される反射光と平行になる
ように構成したものである。このミラー付プリズム７１
の終端面７１ｒへ到達する最大許容角ｈ＋ｍａｘ以内の
子午面内入射光がミラー付プリズム７１の終端面７１ｒ
を透過する際に終端面７１ｒとなす角ｈ２は の範囲内に収する。従って、ミラー付プリズム７１の終
端面７１ｒの上端７１ｓを焦点とし、終端面７１ｒの下
端７１ｔを通シ、軸がミラー付プリズム７１の終端面７
１ｒに対し２ ｂｚｍａｘの傾きをもつ放物面鏡７２ｐ
を同図に示すように結合し、放物面鏡７２ｐとミラー付
プリズム７１の終端面７１ｒの間隙７２をプリズムと同
じ透明媒質で充填すれば、ミラー付プリズムに比し最大
集光比の向上が可能となる。この場合の最大集光比の向
上する割合は、第５図、第６図で説明した実施例の場合
以上の第４図〜第７図で述べた実施例において、後段に
結合する放物面を利用した集光器は、前段のプリズムと
同じ屈折率の透明媒質で構成する必要がある。また、放
物面への入射角が小さい場合、全反射を利用することが
できるので、鏡面とする必要がない場合もありうる。
１はミラー付プリズムで同プリズムの終端面７１ｒを入
射角ｈ＋ｍａｘ で入射する入射光Ｆ１がミラー付プリ
ズム７１の裏面７１ｂで反射される反射光と平行になる
ように構成したものである。このミラー付プリズム７１
の終端面７１ｒへ到達する最大許容角ｈ＋ｍａｘ以内の
子午面内入射光がミラー付プリズム７１の終端面７１ｒ
を透過する際に終端面７１ｒとなす角ｈ２は の範囲内に収する。従って、ミラー付プリズム７１の終
端面７１ｒの上端７１ｓを焦点とし、終端面７１ｒの下
端７１ｔを通シ、軸がミラー付プリズム７１の終端面７
１ｒに対し２ ｂｚｍａｘの傾きをもつ放物面鏡７２ｐ
を同図に示すように結合し、放物面鏡７２ｐとミラー付
プリズム７１の終端面７１ｒの間隙７２をプリズムと同
じ透明媒質で充填すれば、ミラー付プリズムに比し最大
集光比の向上が可能となる。この場合の最大集光比の向
上する割合は、第５図、第６図で説明した実施例の場合
以上の第４図〜第７図で述べた実施例において、後段に
結合する放物面を利用した集光器は、前段のプリズムと
同じ屈折率の透明媒質で構成する必要がある。また、放
物面への入射角が小さい場合、全反射を利用することが
できるので、鏡面とする必要がない場合もありうる。
なお、第２図〜第７図は断面図であり、実際の形状は図
を紙面に垂直方向に平行移動して得られる。
を紙面に垂直方向に平行移動して得られる。
以上、詳細に説明したように、この発明ｔ」、プリズム
を用いた集光器と放物面を用いた集光器とを結合させる
ことによシ、より高い集光比の実現を可能にするもので
あシ、実用−に極めで大きな利点を有する集光装置を提
供するものである。
を用いた集光器と放物面を用いた集光器とを結合させる
ことによシ、より高い集光比の実現を可能にするもので
あシ、実用−に極めで大きな利点を有する集光装置を提
供するものである。
第１図（ａ）は透明プリズムを用いた集光装置を示す概
略図、第１図（ｂ）はその斜視図、第２図はミラー付プ
リズムを用いた集光装置の概略図、第３図はＣＰＣの概
略図、第４図、第５図、第６図、第７図はこの発明の実
施例をそれぞれ示す集光装置の概略図である。 図中、１１．１２は透明プリズム、３１．４２．５２は
ＣＰＣｌ４１．５１．６１．７１はミラー刊プリズムで
ある。また、各サフィックスａは表面、同じくサフィッ
クスｂは裏面、同じくサフィックスＣは受光面、同じく
、サフィックスＯは開光面、同じくサフィックスｐ、ｐ
’は放物面鏡、同じくサフィックスｒは終端面、同じく
サフィックスＳは上端、同じくサフィックスｔは下端を
表わす。 指定代理人 電子技術総合研究所長 等々力 ｔＦ：Ｊ
、、。 ｉ″□仙 （（、・、・・、“ニ ７１図 （０） ；ｒ２図 第３図 ７４図 、１″′５図
略図、第１図（ｂ）はその斜視図、第２図はミラー付プ
リズムを用いた集光装置の概略図、第３図はＣＰＣの概
略図、第４図、第５図、第６図、第７図はこの発明の実
施例をそれぞれ示す集光装置の概略図である。 図中、１１．１２は透明プリズム、３１．４２．５２は
ＣＰＣｌ４１．５１．６１．７１はミラー刊プリズムで
ある。また、各サフィックスａは表面、同じくサフィッ
クスｂは裏面、同じくサフィックスＣは受光面、同じく
、サフィックスＯは開光面、同じくサフィックスｐ、ｐ
’は放物面鏡、同じくサフィックスｒは終端面、同じく
サフィックスＳは上端、同じくサフィックスｔは下端を
表わす。 指定代理人 電子技術総合研究所長 等々力 ｔＦ：Ｊ
、、。 ｉ″□仙 （（、・、・・、“ニ ７１図 （０） ；ｒ２図 第３図 ７４図 、１″′５図
Claims (1)
- 一゛定範囲の入射角を持った入射光に対］〜、全反射あ
るいは鏡面反射を利用して集光作用をするプリズム集光
器に、放物面を利用した集光器を結合させたことを特徴
とする集光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14939783A JPS6041001A (ja) | 1983-08-16 | 1983-08-16 | 集光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14939783A JPS6041001A (ja) | 1983-08-16 | 1983-08-16 | 集光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6041001A true JPS6041001A (ja) | 1985-03-04 |
Family
ID=15474232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14939783A Pending JPS6041001A (ja) | 1983-08-16 | 1983-08-16 | 集光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6041001A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0411907A2 (en) * | 1989-08-01 | 1991-02-06 | Ortho Diagnostic Systems Inc. | Scattered total internal reflectance apparatus |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5418762A (en) * | 1977-06-24 | 1979-02-13 | Unisearch Ltd | Radiation convergence and divergence device |
-
1983
- 1983-08-16 JP JP14939783A patent/JPS6041001A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5418762A (en) * | 1977-06-24 | 1979-02-13 | Unisearch Ltd | Radiation convergence and divergence device |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0411907A2 (en) * | 1989-08-01 | 1991-02-06 | Ortho Diagnostic Systems Inc. | Scattered total internal reflectance apparatus |
| GR920100164A (el) * | 1989-08-01 | 1994-03-31 | Ortho Diagnostic Systems Inc | Συσκευή σκεδαζομένης ολικής εσωτερικής ανακλάσεως. |
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