JPS6076703A - 光ビ−ム誘導装置 - Google Patents
光ビ−ム誘導装置Info
- Publication number
- JPS6076703A JPS6076703A JP59179143A JP17914384A JPS6076703A JP S6076703 A JPS6076703 A JP S6076703A JP 59179143 A JP59179143 A JP 59179143A JP 17914384 A JP17914384 A JP 17914384A JP S6076703 A JPS6076703 A JP S6076703A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- plane
- distance
- optical system
- beam axis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
- G02B19/0004—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed
- G02B19/0009—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed having refractive surfaces only
- G02B19/0014—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed having refractive surfaces only at least one surface having optical power
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
- G02B19/0004—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed
- G02B19/0028—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed refractive and reflective surfaces, e.g. non-imaging catadioptric systems
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
- G02B19/0033—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use
- G02B19/0038—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with ambient light
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
- 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】
イ、産業上の利用分野
本発明は光誘導システム、とくに、大量のエネルギを誘
導し得る光誘導システムに関する。
導し得る光誘導システムに関する。
口、従来の技術
１８８１年９月２０日付発行の米国特許第２４７．２２
９号に例示されているように、中央照明システムによる
建築物全体の照明は、その幾多の利点の故に、久しく待
望されていた。光源からの光を管で送ることにより、光
源の大きさと光源の位置とによる効能がもたらされる。
９号に例示されているように、中央照明システムによる
建築物全体の照明は、その幾多の利点の故に、久しく待
望されていた。光源からの光を管で送ることにより、光
源の大きさと光源の位置とによる効能がもたらされる。
この種のシステムにより、直射日光を光源として利用す
ることができる。さらに、中央照明システムによれは、
熱を光源で消費させた冷たい光がシステムの出口に得ら
れる。
ることができる。さらに、中央照明システムによれは、
熱を光源で消費させた冷たい光がシステムの出口に得ら
れる。
現在、光エネルギを誘導する二つの基本的な技法がある
。１９４４年１１月７日付発行の米国特許第２．３６２
．１７５号に例示された第一の技法は、透明な材料で作
られた固体の棒である誘電体導波路を使用するものであ
る。光線は、内面全反射として周知された作用で、棒の
表面によって内部へ反射される。この作用は光を包含す
る上に１００％有効であるか、不幸にして、妥当な価格
の全ての透明材料は比較的短い、即ち数σないし数ｍ以
内、の距離で光の大部分を吸収する。従ってこの方法は
、少量の極めて高価な誘電体が用いられる光通信システ
ムに主として用いられる。
。１９４４年１１月７日付発行の米国特許第２．３６２
．１７５号に例示された第一の技法は、透明な材料で作
られた固体の棒である誘電体導波路を使用するものであ
る。光線は、内面全反射として周知された作用で、棒の
表面によって内部へ反射される。この作用は光を包含す
る上に１００％有効であるか、不幸にして、妥当な価格
の全ての透明材料は比較的短い、即ち数σないし数ｍ以
内、の距離で光の大部分を吸収する。従ってこの方法は
、少量の極めて高価な誘電体が用いられる光通信システ
ムに主として用いられる。
第二の技法においては、光が主として空気を経て伝搬し
、それが正確な方向に局限され且つ進行し続けるように
、周期的に方向を変えられる。
、それが正確な方向に局限され且つ進行し続けるように
、周期的に方向を変えられる。
１９８１年８月７日付発行の米国特許
第４，２６０．２２０号に記載の極めて最近のプリズム
光誘導システムを含めて、この方向変換を行う四つの方
法かある。この方法には、縦の中空構造の透明な誘電体
から作られたプリズム光ガイドが用いられる。この構造
体の壁は、その内面と外面とがオクテイチュアの関係に
ある。
光誘導システムを含めて、この方向変換を行う四つの方
法かある。この方法には、縦の中空構造の透明な誘電体
から作られたプリズム光ガイドが用いられる。この構造
体の壁は、その内面と外面とがオクテイチュアの関係に
ある。
第二の方法においては、鏡面化された内面をそなえる中
空管がその管に沿って光を進行させ続けるために用いら
れるか、この種の管が１９７２年１０月２２日付発行の
米国特許第３，７００．９００号に示されている。
空管がその管に沿って光を進行させ続けるために用いら
れるか、この種の管が１９７２年１０月２２日付発行の
米国特許第３，７００．９００号に示されている。
１９７１年６月８日付発行の米国特許
第３，５８３，７８６号に親達されている第三の方法に
おいては、管が、誘電層の対によって囲まれた内側シリ
ンダ、通常は空気、から成り、そこでは損失が層の対の
数と共に減少するようにされている。
おいては、管が、誘電層の対によって囲まれた内側シリ
ンダ、通常は空気、から成り、そこでは損失が層の対の
数と共に減少するようにされている。
第四の方法は１９７０年４月１４日付発行の米国特許第
３．５０６，３３１号に例示されており、中空管に沿い
、間隔を置いて集束レンズまたは鏡を使用するものであ
る。
３．５０６，３３１号に例示されており、中空管に沿い
、間隔を置いて集束レンズまたは鏡を使用するものであ
る。
ジエイ・ダブリュー・ワイ・リット（Ｊ、Ｗ、Ｙ。
Ｌｉｔ ）およびディー・エル・ヴアン・ルーイ（Ｄ、
Ｌ、 Ｖａｎ Ｒｏｏｙ ）の発表（Ａｐｐｌ、 ｏｐ
ｔ、 １２．７４９．１９７６所載）には、同発表の第
１図に示すように、光学素子が周縁に局限されているシ
ステムによって光エネルギを誘導することが可能である
ことが示しである。しかし、リット（ｔ、ｉｔ）等のシ
ステムにおいては、システムの光軸上にレンズの焦点が
位置する。応用面に関しては、リツ） （Ｌｉｔ ）等
のシステムは、レーデ・ビームからのような、主として
回折の結果発散する光を誘導するのに適している。
Ｌ、 Ｖａｎ Ｒｏｏｙ ）の発表（Ａｐｐｌ、 ｏｐ
ｔ、 １２．７４９．１９７６所載）には、同発表の第
１図に示すように、光学素子が周縁に局限されているシ
ステムによって光エネルギを誘導することが可能である
ことが示しである。しかし、リット（ｔ、ｉｔ）等のシ
ステムにおいては、システムの光軸上にレンズの焦点が
位置する。応用面に関しては、リツ） （Ｌｉｔ ）等
のシステムは、レーデ・ビームからのような、主として
回折の結果発散する光を誘導するのに適している。
ハ１発明が解決しようとする問題点
従って本発明の目的は、在来の光源からの非干渉性の光
を誘導する光誘導装置を提供することにある。
を誘導する光誘導装置を提供することにある。
この目的およびその他の目的は、ビーム軸線に垂直な第
一平面内の最大ふれ角Ｏｍａｘを持つ予め定められた位
相空間分布をその光線が有する光のビームの誘導装置に
より達成される。この装置は、幅ｗ ＝ １ ｊａｎ
Ｏｎ、ａ工のエツジに沿った広がりビームのエツジから
の光を受け、次いでその光をビーム軸線に向けて発散し
て第一平面から距離１に在るビーム軸線に垂直な第二平
面内に予め定められた空間分布を再現するため、ビーム
軸線上の第一平面から１／２の距離に位置する光学系を
有する。
一平面内の最大ふれ角Ｏｍａｘを持つ予め定められた位
相空間分布をその光線が有する光のビームの誘導装置に
より達成される。この装置は、幅ｗ ＝ １ ｊａｎ
Ｏｎ、ａ工のエツジに沿った広がりビームのエツジから
の光を受け、次いでその光をビーム軸線に向けて発散し
て第一平面から距離１に在るビーム軸線に垂直な第二平
面内に予め定められた空間分布を再現するため、ビーム
軸線上の第一平面から１／２の距離に位置する光学系を
有する。
ビームを任意の所望の距離だけ誘導するため、任意の数
の上記光学系を、互いに１の距離に、続けて位置させる
こともできる。
の上記光学系を、互いに１の距離に、続けて位置させる
こともできる。
この光学系は幅＝Ｗと、焦点距離ｆ ＝ １ ／ ２と
、ビームのエツジからＷ／２の距離に位置する焦点とを
有する１枚以上のレンズを包含することもできる。この
レンズはビームを取り囲む環状であっても良い。あるい
はまた、中心にビーム軸線を持つ正方形を形成するよう
に４個の柱状レンズを用いても良い。この柱状レンガは
、正方形の各隅でビームのエツジの方向を変えるように
各隅で重なっても良く、あるいは柱状レンズの両端を、
正方形の各隅を充てんする焦点距離なｆとする更に別の
四分の一球面しンｆと、正方形の各隅で合わせても良い
。さらに、上記レンガの全てがフレネル・レンズであっ
ても良い。
、ビームのエツジからＷ／２の距離に位置する焦点とを
有する１枚以上のレンズを包含することもできる。この
レンズはビームを取り囲む環状であっても良い。あるい
はまた、中心にビーム軸線を持つ正方形を形成するよう
に４個の柱状レンズを用いても良い。この柱状レンガは
、正方形の各隅でビームのエツジの方向を変えるように
各隅で重なっても良く、あるいは柱状レンズの両端を、
正方形の各隅を充てんする焦点距離なｆとする更に別の
四分の一球面しンｆと、正方形の各隅で合わせても良い
。さらに、上記レンガの全てがフレネル・レンズであっ
ても良い。
本発明の別の態様によれば、この誘導装置は、互いに予
め定められた角φをなす二つの平面内に位置する２組の
光学系と、この二つの平面とφ／２の角をなして位置す
る平面鏡とを包含する。この誘導装置は、ビームが入れ
られると同時にビームをそれ自体に対して角φにふれさ
せる。直角の隅に対しては、φは９０’ となる。
め定められた角φをなす二つの平面内に位置する２組の
光学系と、この二つの平面とφ／２の角をなして位置す
る平面鏡とを包含する。この誘導装置は、ビームが入れ
られると同時にビームをそれ自体に対して角φにふれさ
せる。直角の隅に対しては、φは９０’ となる。
本発明のその他の多（の目的および態様は、図面の簡単
な説明によってあきらかとなろう。
な説明によってあきらかとなろう。
ニ、実施例および作用
ここに説明する本発明は、回折と光学的不備とがない場
合、本来発散する光を損失なしに理想的に誘導できる周
辺光学系から成る。この種の系は回折効果が問題になら
ない場合に用いられるので、幾何光学の面から本発明を
説明するのか最もわかり易い。
合、本来発散する光を損失なしに理想的に誘導できる周
辺光学系から成る。この種の系は回折効果が問題になら
ない場合に用いられるので、幾何光学の面から本発明を
説明するのか最もわかり易い。
この観点から、本発明の基本を、第１図について、次の
ように述べることかできる。Ｚ軸上の点２＝０には、こ
の軸に垂直な平面内に、光が貫通する開口部１がある。
ように述べることかできる。Ｚ軸上の点２＝０には、こ
の軸に垂直な平面内に、光が貫通する開口部１がある。
光は、ある範囲の角度を有しながら、その全てが正の２
成分をそなえる光線から成る。点ｚ＝０と点ｚ−１との
間の装置は、Ｚ軸上の点ｚ＝１において光線の全てかｚ
＝Ｑにおける開口部１と同等の開口部２を１亀過し且つ
。
成分をそなえる光線から成る。点ｚ＝０と点ｚ−１との
間の装置は、Ｚ軸上の点ｚ＝１において光線の全てかｚ
＝Ｑにおける開口部１と同等の開口部２を１亀過し且つ
。
−〇におけるそれと同等の角度の範囲を具えるように、
光線を伝搬させなげればならない。
光線を伝搬させなげればならない。
換言すれば、この光学系内の点ｚ ＝ ０においては各
光線が、Ｘ７面内の位置と、各垂直方向に測られた角度
（ｌｘｓ θアとを有する。従って、Ｘとｙと０ＸとＯ
ｙとによって定められる四次元の「位相空間」に光線の
分布がなされ、この系の目的は、この分布を点ｚ−１に
おいて再現させることにある。この問題は、Ｘの次元と
ｙの次元とを別個に考えることにより、結果を無効にす
ることなく、これを非常に単純化することができる。大
抵の場合、これら二つの方向における分布は同等であり
、この単純化によって失われる情報はほとんどない。
光線が、Ｘ７面内の位置と、各垂直方向に測られた角度
（ｌｘｓ θアとを有する。従って、Ｘとｙと０ＸとＯ
ｙとによって定められる四次元の「位相空間」に光線の
分布がなされ、この系の目的は、この分布を点ｚ−１に
おいて再現させることにある。この問題は、Ｘの次元と
ｙの次元とを別個に考えることにより、結果を無効にす
ることなく、これを非常に単純化することができる。大
抵の場合、これら二つの方向における分布は同等であり
、この単純化によって失われる情報はほとんどない。
これはとくに、Ｚ軸からの最大角偏差θ。ａｘが、実際
王宮にそうであるようＫ、１ ｒａｄより可成小さい時
の場合である。
王宮にそうであるようＫ、１ ｒａｄより可成小さい時
の場合である。
第２図は、Ｘとθ工とによって定められる位相空間内の
点ｚ＝０における光線の分布を示す。図かられかるよう
に％ −ｒと＋ｒとの間（但しｒは開［コ部の半値幅）
のＸ値と、−θｍａＸと」θｍａｘとの間（但し”ＬＩ
ｌａＸ’、当初いかなる光線にもあるＺ軸からの最大角
偏差）のＵＸ値とに対応する長方形の領賊内に全ての光
線がある。周辺光学系の目的は、この分布をＺ軸上の点
ｚ＋＝１に再現することと、この種の系の単純な反復に
よって、この分４１ｉを所望に応じ点２１．３１、等に
更に再現することとである。
点ｚ＝０における光線の分布を示す。図かられかるよう
に％ −ｒと＋ｒとの間（但しｒは開［コ部の半値幅）
のＸ値と、−θｍａＸと」θｍａｘとの間（但し”ＬＩ
ｌａＸ’、当初いかなる光線にもあるＺ軸からの最大角
偏差）のＵＸ値とに対応する長方形の領賊内に全ての光
線がある。周辺光学系の目的は、この分布をＺ軸上の点
ｚ＋＝１に再現することと、この種の系の単純な反復に
よって、この分４１ｉを所望に応じ点２１．３１、等に
更に再現することとである。
第６図は、光がＺ軸に沿って距離］／２を進行する際に
、位相空間内の分布がいかに変化したかを示す。光線の
可逆性の原理により、Ｚ軸に沿って距離１／２だけ伝搬
した後、位相空間内の分布が、点Ｚ＝１で得ることが望
ましい第２図のそれになる、という性質を有する光線の
分布か位相空間内に存在することも予想される。これを
達成するために必要な分布を第４図に示す。
、位相空間内の分布がいかに変化したかを示す。光線の
可逆性の原理により、Ｚ軸に沿って距離１／２だけ伝搬
した後、位相空間内の分布が、点Ｚ＝１で得ることが望
ましい第２図のそれになる、という性質を有する光線の
分布か位相空間内に存在することも予想される。これを
達成するために必要な分布を第４図に示す。
従って、第６図の分布を第４図の分布に変換し得る光学
系を備えることが必要であるか、それは、これ゛によっ
て点１における第２図の分布がビームに付与されるから
である。この種の系５０の略図を第５図に示す。ビーム
の入射開口部と射出開口部とはそれぞれ５１と５２とで
表示され、Ｚ軸上に距離１を置いて位置する。開口部５
１．５２間の中央に薄レンズ光学系５３か位置する。レ
ンズ光学系５３は、これから説明するように各種形式の
レンズから作られるか、レンズ５４は次のパラメタを持
たなければならない。レンズ５４は、焦点距離ｆ ＝
１ ／ ２と、幅ｗ ＝ ｌ ｔａｎθｍａｘと、入ｔ
ａｎ ０ｒｒａｘのｄｈとる具える。開口部５１．５２
間の中央にレンｆ５４があり、従って焦点ｆは開口部５
１．５２の面内の、開口部５１．５２のエツジからＷ／
２の距離にある。レンズ５４の内側エツジ５５はレンズ
５４の光軸５６上にある。
系を備えることが必要であるか、それは、これ゛によっ
て点１における第２図の分布がビームに付与されるから
である。この種の系５０の略図を第５図に示す。ビーム
の入射開口部と射出開口部とはそれぞれ５１と５２とで
表示され、Ｚ軸上に距離１を置いて位置する。開口部５
１．５２間の中央に薄レンズ光学系５３か位置する。レ
ンズ光学系５３は、これから説明するように各種形式の
レンズから作られるか、レンズ５４は次のパラメタを持
たなければならない。レンズ５４は、焦点距離ｆ ＝
１ ／ ２と、幅ｗ ＝ ｌ ｔａｎθｍａｘと、入ｔ
ａｎ ０ｒｒａｘのｄｈとる具える。開口部５１．５２
間の中央にレンｆ５４があり、従って焦点ｆは開口部５
１．５２の面内の、開口部５１．５２のエツジからＷ／
２の距離にある。レンズ５４の内側エツジ５５はレンズ
５４の光軸５６上にある。
系５０は、第６図に示すように、Ｚ軸に沿って継続的に
これを反復することができる。各が焦点距離ｔ ＝ １
／２をそなえる３枚レンガの系６０．６０′、６０“が
２軸に沿って入射開口部６１からそれぞれｚ＝ｌ／２、
Ｚ ＝ ３１７２、ｚ ＝ ５１ ／ ’ｌニ位置する
。単レンガの系におけると同じく、点ｚ＝１、ｚ−２１
、ｚ＝６１、射出開口部６２における位相空間の分布は
入射開口部６１におけると同様になり、その結果ビーム
は少ない損失で距離３１を誘導される。
これを反復することができる。各が焦点距離ｔ ＝ １
／２をそなえる３枚レンガの系６０．６０′、６０“が
２軸に沿って入射開口部６１からそれぞれｚ＝ｌ／２、
Ｚ ＝ ３１７２、ｚ ＝ ５１ ／ ’ｌニ位置する
。単レンガの系におけると同じく、点ｚ＝１、ｚ−２１
、ｚ＝６１、射出開口部６２における位相空間の分布は
入射開口部６１におけると同様になり、その結果ビーム
は少ない損失で距離３１を誘導される。
この、光誘導のための周辺光学位相空間の修正という概
念は、これを多くの系に一般化することかできる。光ガ
イドに沿ったわずかな距離においては、光ガイドに沿っ
た後続の点で当初の分布を再現するに必要なそれとは異
なった内分布を周辺領域のみか有し、次いでこの修正を
周辺光学系によって行うことができる。さらにヂだ本発
明は、Ｚ軸に沿ったある点で新しい方向２′に伝搬方向
が変えられ、第２図の位相空間内の分布かその軸に垂直
な新しい横断面に再現される系にこれを適用することが
できる。
念は、これを多くの系に一般化することかできる。光ガ
イドに沿ったわずかな距離においては、光ガイドに沿っ
た後続の点で当初の分布を再現するに必要なそれとは異
なった内分布を周辺領域のみか有し、次いでこの修正を
周辺光学系によって行うことができる。さらにヂだ本発
明は、Ｚ軸に沿ったある点で新しい方向２′に伝搬方向
が変えられ、第２図の位相空間内の分布かその軸に垂直
な新しい横断面に再現される系にこれを適用することが
できる。
ビームのエツジを方向変換させる上記光学系５０または
６０は、単数または複数の鏡、レンズまたはそれら両者
で、これを作ることかできる。
６０は、単数または複数の鏡、レンズまたはそれら両者
で、これを作ることかできる。
しかし、大部分の用途に対しては、光を吸収することか
少ないので、レンズが好まれる。光学的な鏡またはレン
ズは、環状で、円形断面のビームの周囲を囲んで位ｉ煮
するものであっても良い。ビームが正方形または長方形
であれば、望みに応じ、ビームの一つ以上の辺に沿って
鏡またはレンズ系５０．６０を置くこともできる。
少ないので、レンズが好まれる。光学的な鏡またはレン
ズは、環状で、円形断面のビームの周囲を囲んで位ｉ煮
するものであっても良い。ビームが正方形または長方形
であれば、望みに応じ、ビームの一つ以上の辺に沿って
鏡またはレンズ系５０．６０を置くこともできる。
多重環状レンズ７４の光誘導システムＴＯの正射影図を
第７図に示すか、この中で７１は、＋θまでの角偏差を
有するビームを伴ったＺ軸の光源である。ビームの２軸
上に環状のハーフ・レンズ７４．７４′、７４’、−一
−が配列され、光源７１から距離ｆまたは１／２に第一
レンズと、また順次距離２ｆまたは１だけ離して配列さ
れる付加された環状レンズとをそなえる。各レンズは距
＠１だけビームを誘導する。レンズ７４．７４’、７４
’、−−−は正規のレンズまたはフレネル・レンズであ
って良い。
第７図に示すか、この中で７１は、＋θまでの角偏差を
有するビームを伴ったＺ軸の光源である。ビームの２軸
上に環状のハーフ・レンズ７４．７４′、７４’、−一
−が配列され、光源７１から距離ｆまたは１／２に第一
レンズと、また順次距離２ｆまたは１だけ離して配列さ
れる付加された環状レンズとをそなえる。各レンズは距
＠１だけビームを誘導する。レンズ７４．７４’、７４
’、−−−は正規のレンズまたはフレネル・レンズであ
って良い。
この光誘導システム７０は、適当な支持構造体をそなえ
た独立のシステムとして使用でき、またその効率を向上
させるため、反射システムの内部に置くこともできる。
た独立のシステムとして使用でき、またその効率を向上
させるため、反射システムの内部に置くこともできる。
内側の鏡面をそなえた円筒管内部の環状レンズ・システ
ム８０を第８図＆Ｃ断面で示す。レンズ８４．８４′、
８４’、−−−は、内側反射面８６を有する円筒８５で
支えられる。
ム８０を第８図＆Ｃ断面で示す。レンズ８４．８４′、
８４’、−−−は、内側反射面８６を有する円筒８５で
支えられる。
このようにして、レンズの散乱と収差と不正確さとの結
果としてレンズから失われた光のわずかな部分は蜆８６
により依然として絞られ、従って誘導システム８０かも
全（失われることはない。鏡８６に当たる光に対して吸
収が生ずるが、この影響は、さもなければこのシステム
から失われる光に限定され、全体的な効率は、従って、
向上される。
果としてレンズから失われた光のわずかな部分は蜆８６
により依然として絞られ、従って誘導システム８０かも
全（失われることはない。鏡８６に当たる光に対して吸
収が生ずるが、この影響は、さもなければこのシステム
から失われる光に限定され、全体的な効率は、従って、
向上される。
正方形または長方形のビームが伝送される場合、この光
学系は、正規の、またはフレネルの、柱状レンダから構
成できる。第９図および第１０図は、在来の柱状レンガ
についてのビームの隅の領域を処理する二つの代替例を
示す。第９図においては、システム９０が、正方形を形
成するように配列された４個の柱状レンズ９１を包含す
る。隅の部分９２は、同じ焦点距離ｆを有する球面レン
ズの四分の−から作られる。第１０図に示すシステム１
００においては、柱状レンズ１０１が重なるようにされ
る。これら二つの方法は、θＩｎａＸ （１ｒａｄの場
合はぼ同等であるか、実施の費用または効率において異
なる筈である。
学系は、正規の、またはフレネルの、柱状レンダから構
成できる。第９図および第１０図は、在来の柱状レンガ
についてのビームの隅の領域を処理する二つの代替例を
示す。第９図においては、システム９０が、正方形を形
成するように配列された４個の柱状レンズ９１を包含す
る。隅の部分９２は、同じ焦点距離ｆを有する球面レン
ズの四分の−から作られる。第１０図に示すシステム１
００においては、柱状レンズ１０１が重なるようにされ
る。これら二つの方法は、θＩｎａＸ （１ｒａｄの場
合はぼ同等であるか、実施の費用または効率において異
なる筈である。
第１１図およびに１２図に略図で示したシステム１１０
．１２０は、第９図および第１Ｕ図のシステムに類似し
たものであるが、フレネル・レンスケ用イである。第１
１図においては、システム１１０が４個の柱状７レネル
・レンズ１１１と４個の球面フレネル・レンダ四半分１
１２とを包含し、一方第１２図においては、システム１
２０が４個の重なった柱状フレネル・レンズ１２１を包
含する。繰り返すが、この二つのシステムはほぼ同等な
がら、費用と効率が異なる可能性がある。
．１２０は、第９図および第１Ｕ図のシステムに類似し
たものであるが、フレネル・レンスケ用イである。第１
１図においては、システム１１０が４個の柱状７レネル
・レンズ１１１と４個の球面フレネル・レンダ四半分１
１２とを包含し、一方第１２図においては、システム１
２０が４個の重なった柱状フレネル・レンズ１２１を包
含する。繰り返すが、この二つのシステムはほぼ同等な
がら、費用と効率が異なる可能性がある。
この光誘導システムはまた、前記の米国特許第４．２６
０．２２０号に親達されたプリズム光ガイドと共に用い
ることもでき、約Ｏｕないし約１８ｏ０の範囲にわたり
得る角度φ０を有するコーナを曲がって光を誘導する装
置としての特定の用途が見いだされている。この角度は
構造上の制約によって限定される。正方形の光ガイドに
おける角度φ＝９０°を有するコーナの略図を第１６図
に示す。
０．２２０号に親達されたプリズム光ガイドと共に用い
ることもでき、約Ｏｕないし約１８ｏ０の範囲にわたり
得る角度φ０を有するコーナを曲がって光を誘導する装
置としての特定の用途が見いだされている。この角度は
構造上の制約によって限定される。正方形の光ガイドに
おける角度φ＝９０°を有するコーナの略図を第１６図
に示す。
コーナ１３０は、グリズム式でもよい光ガイドの一方の
部分１３１がも光ガイドの第二の部分１３２へ光を誘導
するために用いられる。これらの光ガイド部分はコーナ
１３００入ロ開ロ部と出口開口部とを形成する。コーナ
１３０は、それぞれ光ガイド部分１３１．１３２から焦
点距離ｆに位置する柱状凸レンズの二つの対１３３．１
３４を包含する。曲り面の頂部と底部とに−にまたレン
ズを用いることもできるが、この場合、不都合な吸収損
失なく光を誘導するために鏡１３６を使用できることと
、さらに、これらの鏡１３６にレンズ１３４．１３３を
接着できることとか見いだされている。更にほかの平面
鏡１３５が、鏡１３５とレン７：″１３４．１３３との
間の距ＩＪｌｌＩｄが２ｆとなるように、ビーム軸線に
対し角６／２ｇをな１２て置かれる。この場合、φ／２
＝４５°である。
部分１３１がも光ガイドの第二の部分１３２へ光を誘導
するために用いられる。これらの光ガイド部分はコーナ
１３００入ロ開ロ部と出口開口部とを形成する。コーナ
１３０は、それぞれ光ガイド部分１３１．１３２から焦
点距離ｆに位置する柱状凸レンズの二つの対１３３．１
３４を包含する。曲り面の頂部と底部とに−にまたレン
ズを用いることもできるが、この場合、不都合な吸収損
失なく光を誘導するために鏡１３６を使用できることと
、さらに、これらの鏡１３６にレンズ１３４．１３３を
接着できることとか見いだされている。更にほかの平面
鏡１３５が、鏡１３５とレン７：″１３４．１３３との
間の距ＩＪｌｌＩｄが２ｆとなるように、ビーム軸線に
対し角６／２ｇをな１２て置かれる。この場合、φ／２
＝４５°である。
本発明の上述の実施例の修正は、本発明の範囲を逸脱す
ることな（行うことができ、従って、本発明の範囲は、
添付のフレイムによってのみ限定されるように意図され
ている。
ることな（行うことができ、従って、本発明の範囲は、
添付のフレイムによってのみ限定されるように意図され
ている。
第１図は本発明の基本を示し、第２図、第６図および第
４図はＺ！１１］Ｋ沿った種々の位置にあるビームの位
相空間分布を示し、第５図は本発明による基本的光学系
を示し、第６図は連続光学系をそなえたｇ導装置を示し
、第７図は環状レンズ誘導装置σを示し、第８図は反射
筒内の環状レンズ誘導装置を示し、第９図および第１０
図は柱状レンズ光学系を示し、第１１図および第１２図
はフレネル・レンズ光学系を示し、第１６図は９０°コ
ーナ光誘４装置を示す。 ５４：環状レンズ ８４”：環状レンズ７４：環状レン
ズ ９０：光学系 ７４′二環状レンズ ９１：柱状レンズ７４”：環状レ
ンズ ９２：四分の一球面レンズ８４：環状レンズ １
０１：柱状レンズ８４′：環状レンズ １３５：平面鏡 代理人 浅 村 皓 丼 Ｌ’ｉ ｆ：、４ 坩・ ）２ し′１ 月・ １３ ト１
４図はＺ！１１］Ｋ沿った種々の位置にあるビームの位
相空間分布を示し、第５図は本発明による基本的光学系
を示し、第６図は連続光学系をそなえたｇ導装置を示し
、第７図は環状レンズ誘導装置σを示し、第８図は反射
筒内の環状レンズ誘導装置を示し、第９図および第１０
図は柱状レンズ光学系を示し、第１１図および第１２図
はフレネル・レンズ光学系を示し、第１６図は９０°コ
ーナ光誘４装置を示す。 ５４：環状レンズ ８４”：環状レンズ７４：環状レン
ズ ９０：光学系 ７４′二環状レンズ ９１：柱状レンズ７４”：環状レ
ンズ ９２：四分の一球面レンズ８４：環状レンズ １
０１：柱状レンズ８４′：環状レンズ １３５：平面鏡 代理人 浅 村 皓 丼 Ｌ’ｉ ｆ：、４ 坩・ ）２ し′１ 月・ １３ ト１
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１） ＩＩ ｗ−１ｔａｎ 〜ａＸに沿った広がりビ
ームのエツジからの光を受け、その光をビーム軸線に向
けて発散して第一平面から距離ＩＩ在るビーム軸線に垂
直な第二平面内に予め定められた空間分布を再現するた
め、ビーム軸線上の第一平面から１７２の距離に位置す
る光学系を具備するビーム軸線に垂直な第一平面内の最
大ふれ角σｍａｘを持つ予め定められた位相空間分布を
その光線が有する光のビームを誘導する装置。 （２、特許請求の範囲第１項に記載の装置において、光
学系が、幅−Ｗと、焦点距離ｔ−１７２と、第一平面お
よび第二平面においてビームのエツジからＷ／２の距離
に位置する焦点とを有するレンズであるようにした装置
。 （３１’［Ｆ請求の範囲第２項に記載の装置において、
レンズが環状レンズであるようにした装置。 （４）特許請求の範囲第１項に記載の装置において、光
学系が、ビーム軸線の周りに正方形を形成するように配
列された焦点距離がｆ且つ幅がＷである４個の柱状レン
ズを包含するようにした装置。 （５）特許請求の範囲第４項に記載の装置において、柱
状レンズが正方形の各隅で重なるようにした装置０ （６） 特許請求の範囲第４項に記載の装置において、
柱状レンズの両端が正方形の各隅で出会い、光学系がさ
らに各隅に焦点距離をｆとする四分の一球面レンズを包
含するようにした装置。 （力 特許請求の範囲第２項、第３項または第４項に記
載の装置において、レンズがフレネル・レンズであるよ
うにした装置。 （８） 光学系の間に間隔１を置き且つビーム軸線に垂
直な開口部から１ ／ ２の距離に最初の光学系を置い
てビーム軸線に沿って順次配列された多数の光学系にお
いて、光学系の各がビーム軸線に垂直な第一平面内に予
め定められた位相空間分布を有するビーム上に作用し、
各基が幅Ｗ＝ｌｔａｎ０ＩｎａＸに沿った広がりビーム
のエツジからの光を受け、その光をビーム軸線に向けて
発散して第一平面から距離１に在るビーム軸線に垂直な
第二平面内に予め定められた位相空間分布を再現するよ
うにした光学系を具備するビーム軸線に垂直な開口部に
おける最大ふれ角θＩＴｌユニを持つ予め定められた位
相空間分布をその光線が有する光の広がりビームを予め
定められた距離に沿って誘導する装置。 （９）％許請求の範囲第８項に記載の装置において、各
光学系が、幅−Ｗと、焦点距離１／２と、第一平面およ
び第二平面においてビームのエツジからｗ ／ ２の距
離に位置する焦点とを有するレンズであるようにした装
置。 ｔｌＯ＋ 特許請求の範囲第９項に記載の装置において
、レンズが環状レンズであるようにした装置。 ｕＤ ％許請求の範囲第８項に記載の装置において、各
光学系か、ビーム軸線の周りに正方形を形成するように
配列された焦点距離がｆ且つ幅がＷである４個の柱状レ
ンズを包含するようにした装置。 ０４ 特許請求の範囲第１１項に記載の装置において、
柱状レンズが正方形の各隅で重なるようにした装置。 ０３）特許請求の範囲第１１項に記載の装置において、
柱状レンズの両端が正方形の各隅で出会い、光学系がさ
らに各隅に焦点距離をｆとする四分の一球面レンズを包
含するようにした装置。 ■ 特許請求の範囲第９項、第１０項または第１１項に
記載の装置において、レンズがフレネル・レンズである
ようにした装置□ ０９ 特許請求の範囲第８項に記載の装置において、誘
導装置が、互いに角φをなす二つの平面に位置する二つ
の光学系を包含し、また誘導装置が更に、ビームをそれ
自体に対して角φで反射させるため二つの垂直平面に対
して角φ／２で配設された平面鏡を包含するようにした
装置。 １６） 特許請求の範囲第１５項に記載の装置において
、φか約９０°であるようにした装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US527494 | 1983-08-29 | ||
| US06/527,494 US4662728A (en) | 1983-08-29 | 1983-08-29 | Light guide apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6076703A true JPS6076703A (ja) | 1985-05-01 |
| JPH023961B2 JPH023961B2 (ja) | 1990-01-25 |
Family
ID=24101689
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59179143A Granted JPS6076703A (ja) | 1983-08-29 | 1984-08-28 | 光ビ−ム誘導装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4662728A (ja) |
| EP (1) | EP0136078B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6076703A (ja) |
| AU (1) | AU551076B2 (ja) |
| CA (1) | CA1241856A (ja) |
| DE (1) | DE3468536D1 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5341240A (en) * | 1992-02-06 | 1994-08-23 | Linvatec Corporation | Disposable endoscope |
| US5892630A (en) * | 1992-02-10 | 1999-04-06 | Linvatec Corporation | Disposable endoscope |
| US5692822A (en) * | 1995-11-29 | 1997-12-02 | Minnesota Mining & Manufacturing Co. | Uniform bi-directional dependent line light source via controlled partial reflection |
| US6031958A (en) | 1997-05-21 | 2000-02-29 | Mcgaffigan; Thomas H. | Optical light pipes with laser light appearance |
| US6966685B2 (en) * | 2004-02-26 | 2005-11-22 | World Hint Limited | Distributed light illumination system |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL244999A (ja) * | 1958-11-21 | |||
| US3200697A (en) * | 1961-04-11 | 1965-08-17 | Beam Guidance Inc | Iris type beam wave guide |
| US3632955A (en) * | 1967-08-31 | 1972-01-04 | Western Electric Co | Simultaneous multiple lead bonding |
| US3628861A (en) * | 1969-08-04 | 1971-12-21 | Us Army | Multibeam optical wave transmission |
| US3759590A (en) * | 1972-09-11 | 1973-09-18 | Bell Telephone Labor Inc | Ray inverters for minimizing delay distortion in multimode optical fibers |
| US4029395A (en) * | 1975-10-31 | 1977-06-14 | Westinghouse Electric Corporation | Method for altering the focal zone of a lens system |
| SU940120A1 (ru) * | 1976-09-27 | 1982-06-30 | Предприятие П/Я Р-6681 | Световод |
| DE2713737C3 (de) * | 1977-03-29 | 1979-10-04 | Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gmbh, 8000 Muenchen | Gelenklichtleiter |
| US4411490A (en) * | 1980-08-18 | 1983-10-25 | Maurice Daniel | Apparatus for collecting, distributing and utilizing solar radiation |
-
1983
- 1983-08-29 US US06/527,494 patent/US4662728A/en not_active Expired - Lifetime
-
1984
- 1984-06-22 CA CA000457306A patent/CA1241856A/en not_active Expired
- 1984-08-10 AU AU31799/84A patent/AU551076B2/en not_active Expired
- 1984-08-24 EP EP84305799A patent/EP0136078B1/en not_active Expired
- 1984-08-24 DE DE8484305799T patent/DE3468536D1/de not_active Expired
- 1984-08-28 JP JP59179143A patent/JPS6076703A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU551076B2 (en) | 1986-04-17 |
| AU3179984A (en) | 1985-03-07 |
| EP0136078A1 (en) | 1985-04-03 |
| EP0136078B1 (en) | 1988-01-07 |
| DE3468536D1 (en) | 1988-02-11 |
| CA1241856A (en) | 1988-09-13 |
| US4662728A (en) | 1987-05-05 |
| JPH023961B2 (ja) | 1990-01-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6349410B2 (ja) | 可変ビームパラメータ積を有するマルチビームレーザ配列のためのシステムおよび方法 | |
| RU2153214C1 (ru) | Оптоволоконная структура для эффективного использования излучения накачки, оптическая система усиления излучения накачки и оптоволоконная структура для усиления излучения накачки | |
| US4850665A (en) | Method and apparatus for controlled emission of light from prism light guide | |
| CA1120756A (en) | Prism light guide | |
| KR101842421B1 (ko) | 레이저 광선 제공 장치 및 선형 배광 재생 장치 | |
| US6324330B1 (en) | Folded light tunnel apparatus and method | |
| JP3064018B2 (ja) | コンフォーカルな放物線断面を備えた高効率プリズム・ライト・ガイド | |
| CA1242342A (en) | In-line optical anamorphic beam expander/contractor | |
| US5953166A (en) | Laser trapping apparatus | |
| US4789219A (en) | Gradient index retroreflector | |
| JPH04502069A (ja) | 光学装置 | |
| JPS6076703A (ja) | 光ビ−ム誘導装置 | |
| JP2019506359A (ja) | 光ファイバ処理方法およびシステム | |
| US11353660B2 (en) | Optical delay line device with fixed or variable delay | |
| JP2915519B2 (ja) | レーザ光の照射装置 | |
| KR102035185B1 (ko) | 빔 경로 변환 장치 및 이를 구비한 레이저 시스템 | |
| JPS5945966B2 (ja) | 磁気光学光偏向器ビ−ム再結合装置 | |
| US6785439B2 (en) | Switching using three-dimensional rewriteable waveguide in photosensitive media | |
| JPS60175010A (ja) | 光導波路の作製方法 | |
| US3923375A (en) | Wedge reflector for fiber optic bundle | |
| JPS61201731A (ja) | 歯形表面の加熱装置 | |
| SU1675827A1 (ru) | Микроскоп | |
| US4600270A (en) | Beam recombination via cylindrical mirror | |
| SU880861A1 (ru) | Способ центровки макет-кондукторов судового валопровода | |
| JPS6128921A (ja) | レ−ザ光により投光線を得る装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |