KR930001644Y1

KR930001644Y1 - Optical device

Info

Publication number: KR930001644Y1
Application number: KR2019900013942U
Authority: KR
Inventors: 박현규
Original assignee: 삼성항공산업 주식회사; 안시환
Priority date: 1990-09-08
Filing date: 1990-09-08
Publication date: 1993-04-08
Also published as: KR920006750U

Abstract

내용 없음.No content.

Description

Parallel optics with improved focusing

제1도는 종래의 평행광학 장치를 설명하기 위한 개략도.1 is a schematic diagram for explaining a conventional parallel optical device.

제2도는 종래의 평행광학 장치의 문제점을 설명하기 위한 개략도.2 is a schematic diagram for explaining a problem of a conventional parallel optical device.

제3도는 본 고안의 평행광학의 실시예를 나타낸 개략도.3 is a schematic view showing an embodiment of parallel optics of the present invention.

제4도는 본 고안의 일 실시예에서 사용되는 포물경의 원리를 설명하기 위한 개략도.Figure 4 is a schematic diagram for explaining the principle of the parabolic used in one embodiment of the present invention.

제5도는 본 고안의 다른 실시예를 나타낸 개략도.5 is a schematic view showing another embodiment of the present invention.

* 도면에 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts in the drawings

S : 광원 F : 초점S: light source F: focus

RA : 광축 L : 렌즈RA: optical axis L: lens

R : 반사경 M1 : 제1포물경R: Reflector M1: First Parabolic Diameter

M2 : 제2포물경 MF : 곡률반경M2: second parabolic diameter MF: radius of curvature

P : 핀홀 T : 차단판P: Pinhole T: Blocking Board

y : 중심축 PA, PA' : 포물선y: central axis PA, PA ': parabolic

본 고안은 광원에서 발산하는 광선을 평행광으로 집속시켜주는 평행광학장치에 관한 것으로, 특히 빛의 집속성을 개선하여 정보전달의 매체로서 사용될 시에 광의 이송거리를 증가시킬 수 있는 평행광학장치에 관한 것이다.The present invention relates to a parallel optical device that focuses light rays emitted from a light source into parallel light. In particular, the present invention relates to a parallel optical device that can increase the distance of light when used as a medium for information transmission by improving light focusing properties. It is about.

종래에는 광원으로 발산하는 광선을 평행광으로 만들기 위해서는 제1도에 나타낸 바와 같이, 콜리메이터 광학계를 사용하였으며, 이는 광원(S')의 전방의 반사경(R')을 경사지게 설치하고, 이 반사경(R')으로 광선을 입사시켜서 반사되어 나오는 광선을 제1렌즈(L1)로 입사, 통과시키고, 또한 이를 광측(OA')상의 초점(F')으로 수렴시켜서 점광원을 만든 후에 이 초점(F')이 또 다른 렌즈인 제2렌즈(L2)의 초점거리가 되겠끔 제2렌즈(L2)를 광축(OA')상에 놓으면, 상기한 초점(F')에 수렴된 점광원이 제2렌즈(L2)를 통과하여 광축(OA')과 평행인 평행광이 된다.In the related art, a collimator optical system is used to make the light beam emitted by the light source into parallel light, as shown in FIG. 1, and the reflector R 'in front of the light source S' is inclined and the reflector R After the incident light beam is incident on '), the reflected light beam is incident and passed through the first lens L1, and the light beam is converged to the focal point F' on the light side OA 'to form a point light source. ) Becomes the focal length of the second lens L2, which is another lens, and when the second lens L2 is placed on the optical axis OA ', the point light source converged to the focal point F' becomes the second lens. It passes through L2 and becomes parallel light parallel to the optical axis OA '.

또한, 상기한 점광원으로 집광되는 초점(F')상에 핀홀(P')이 천설된 차단판(T')을 놓아서 상기한 초점(F')의 이외로 들어오는 광선을 차단시켜서 이것으로 인하여 평행광에 발생되는 간섭성을 배제시켜서 평행광의 집속성을 증진시키게 된다.In addition, the blocking plate T 'on which the pinhole P' is installed is placed on the focal point F 'condensed by the point light source to block the light rays coming out of the focal point F'. By eliminating the coherence generated in the parallel light, the focusing of the parallel light is enhanced.

그러나, 상기와 같은 콜리메이터 광학계에 있어서는 광선이 상기한 제1렌즈(L1)를 통과하여 초점(F')로 수렴될시에 제1렌즈(L1)의 구면수차로 인하여 광선이 정확하게 초점(F')에 모아지지 않고, 제2도에 도시한 바와 같이 제1렌즈(L1)로 입사되는 광선이 광축(OA')에서 멀리 떨어질수록 이를 통과하는 광선이 초점(F')에서 더 많이 떨어진 곳으로 오게 된다.However, in the collimator optical system as described above, when the light beam passes through the first lens L1 and converges to the focal point F ', the light beam is accurately focused due to the spherical aberration of the first lens L1. As shown in FIG. 2, as the light incident to the first lens L1 is farther from the optical axis OA ', the light passing therethrough is moved away from the focal point F'. Come.

즉, 전술한 콜리메이터 광학계에서는 평행광을 만들시에는 제1렌즈(L1)의 구면수차에 의하여 제1렌즈(L1)를 통과하는 광선이 초점(F')에 정확하게 모아지지 않게 되어서 이에 따라 제2렌즈(L2)를 통과하여 평행광으로 될시에 완전한 평행광을 만들지 못하고, 평행광선사이에 간섭현상이 야기되어 집속성이 저하되어 평행광이 먼곳까지 도달되지 못하는 등의 문제점이 있는 것이다.That is, in the collimator optical system described above, when the parallel light is generated, the ray passing through the first lens L1 is not accurately collected at the focal point F 'by the spherical aberration of the first lens L1, and thus the second light beam is generated. When parallel light is passed through the lens L2, complete parallel light may not be produced, and interference may occur between parallel light beams, resulting in deterioration in focusing, such that parallel light may not reach far distances.

따라서, 본 고안의 목적은 평행광사이의 간섭성을 최소화시켜서 접속성이 향상된 평행광을 만들 수 있는 평행광학장치를 제공하는데에 있는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a parallel optical device capable of producing parallel light with improved connectivity by minimizing the interference between parallel lights.

상기한 본 고안의 목적을 달성하기 위하여, 본 고안의 지속성이 개선된 평행광학장치는 광을 발산시키는 광원과, 이 광원을 지나는 광축에 놓여지고 상기한 광원에서 발산되는 광을 평행광으로 출사시키는 렌즈와, 이 렌즈의 전방에 놓여지고 상기한 평행광의 광로를 바꿔주는 평판형 반사경으로 된 것에 있어서, 상기한 반사경으로 부터 반사되는 평행과의 광축과 평행되고 소정거리로 이간된 중심축상에 곡률 초점을 위치시켜서 상기한 평행광을 상기한 곡률초점으로 수렴시키는 제1포물경과, 이 곡률초점과 중심축이 일치되고 상기한 제1포물경과 대응되게 놓여지는 제2포물경과, 상기한 곡률초점에 위치되고 핀홀에 가진 차단판으로 구성된 것이다.In order to achieve the above object of the present invention, a parallel optical device having improved persistence of the present invention provides a light source that emits light, and a light that is placed on an optical axis passing through the light source and emitted from the light source as parallel light. A lens and a flat reflector placed in front of the lens to change the optical path of the parallel light, wherein the curvature focuses on a central axis parallel to the optical axis parallel to the optical beam reflected from the reflector and spaced apart by a predetermined distance. Position the first parabolic mirror to converge the parallel light to the above curvature focal point, the second parabolic mirror whose central axis of curvature coincides with the first parabolic mirror, and is placed in correspondence with the first parabolic mirror, It consists of a blocking plate with a pinhole.

또한, 상기한 제1포물경은 이에 해당하는 포물선의 중심축이 상기한 광축과 평행되고 이 중심축에서 일측으로 치우치는 소정부위로 구성된 것이다.In addition, the first parabolic mirror is composed of a predetermined portion in which the central axis of the corresponding parabola is parallel to the optical axis and biased to one side from the central axis.

그리고, 상기한 제2포물경은 이의 해당하는 포물선이 상기한 제1포물경의 포물선과는 대칭으로 되고, 상기한 제1포물경과 대향되게 이의 중심축의 일측으로 치우치는 소정부위로 구성된 것이다.In addition, the second parabolic mirror is composed of a predetermined portion whose corresponding parabola is symmetrical with the parabola of the first parabolic mirror, and is biased toward one side of its central axis so as to face the first parabolic mirror.

따라서, 본 고안에 의하여 광의 간섭성이 최소화된 평행광을 얻을 수 있는 동시에 집속성이 개선되어 본 고안을 광통신 또는 반도체 레이저등에 이용할 경우에 정보전달을 종래것 보다 훨씬 장거리로 이송시킬 수가 있게 되는 것이다.Therefore, the present invention can obtain parallel light with the least interference of light and improve the focusing point, so that when the present invention is used in optical communication or semiconductor laser, the information transmission can be carried at a much longer distance than the conventional one. .

이하, 본 고안의 실시예를 첨부도면을 통하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제3도에 나타낸 바와 같이, 광원(S)의 전방으로 광축(OA)상에 렌즈(L)를 놓으며, 이때에 이 렌즈(L)의 초점(F)상에 광원(S)을 놓는다. 이 렌즈(L)의 전방으로 평판형 반사경(R)을 비스듬하게 예컨대 45°정도로 놓으므로써 상기한 렌즈(L)를 통과한 평행광이 예컨대 90°방향으로 그 광로가 변환된다.As shown in FIG. 3, the lens L is placed on the optical axis OA in front of the light source S, and the light source S is placed on the focal point F of the lens L at this time. By placing the planar reflector R at an angle of, for example, about 45 ° in front of the lens L, the parallel light passing through the lens L is converted to, for example, 90 ° direction.

상기한 광로의 전방으로 제1포물경(M1)을 이의 곡률초점(MF)이 지나는 중심선(y)과 상기한 광축(RA)과는 평행됨과 동시에 소정위치로 이간되게 설치한다.In front of the optical path, the first parabolic mirror M1 is installed so as to be parallel to the center line y through which the curvature focal point MF passes and the optical axis RA and spaced apart at a predetermined position.

또한, 상기한 제1포물경(M1)은 이에 해당되는 포물선(PA)을 제4도에 도시한 것이며, 이 포물선(PA)에서 중심축(y)이 상기한 광축(RA)과 평행이 되고 상기한 평행광과는 소정거리로 이간되어 있다. 이 포물선(PA)에서 중심축(y)의 일측으로 치우친 소정부위를 상기한 제1포물경(M1)으로 사용한 것이다.In addition, the first parabolic mirror M1 shows a parabolic PA corresponding to FIG. 4, in which the central axis y is parallel to the optical axis RA. The above-mentioned parallel light is separated by a predetermined distance. The predetermined portion deviated to one side of the central axis y from the parabolic PA is used as the first parabolic diameter M1.

또한, 제2포물경(M2)은 이에 해당하는 포물선(PA')이 상기한 제1포물경(M1)의 포물선(PA)과는 대칭이 되게 이의 중심축과 상기한 중심축(y)과 일치시키고, 제2포물경(M2)을 상기한 제1포물경(M1)과 대향되게 설치시킴과 동시에 이 제2포물경(M2)의 곡률초점과 상기한 제1포물경(M1)의 곡률초점(MF)을 일치시켜서 설치한다.In addition, the second parabola M2 has a central axis and the above-described central axis y so that the parabola PA 'corresponding thereto is symmetrical to the parabolic PA of the first parabolic mirror M1. The second parabolic diameter M2 is set to face the first parabolic diameter M1, and the curvature focus of the second parabolic diameter M2 and the first parabolic diameter M1 are set. Set the focus (MF) to match.

그리고, 이 곡률초점(MF)에 핀홀(P)을 가진 차단판(T)을 설치하여 구성된 것이다.And it is comprised by installing the blocking plate T which has the pinhole P in this curvature focal point MF.

이와 같이 구성된 본 실시예는 광원(S)이 렌즈(L)의 초점(F)에 위치되어서 이 광원(S)에서 발산되는 광선은 렌즈(L)를 통과하여 평행광으로 되어 평판형 반사경(R)을 통하여 예컨대 90°정도 광축(RA)의 방향이 전환되어 이 광축(RA)과 평행되는 평행광으로 직진하게 되고, 이 직진되는 평행광은 제1포물경(M1)으로 입사되어 이 제1포물경(M1)의 곡률초점(MF)으로 모아진다.In this embodiment configured as described above, the light source S is positioned at the focal point F of the lens L so that the light emitted from the light source S passes through the lens L to become parallel light, and thus the flat reflector R For example, the direction of the optical axis RA is changed by about 90 ° to go straight to parallel light parallel to the optical axis RA, and the straight parallel light is incident to the first parabolic mirror M1 and is thus applied. The curvature focal point MF of the parabolic mirror M1 is collected.

이 곡률초점(MF)은 제2포물경(M2)의 곡률초점과 일치되어서 이 곡률초점(MF)에 모아진 광선은 다시 제2포물경(M2)으로 입사되어 평행광으로 출사된다.The curvature focal point MF coincides with the curvature focal point of the second parabolic mirror M2, and the light rays collected in the curvature focal spot MF are incident again on the second parabolic mirror M2 and are emitted as parallel light.

이때에 상기한 곡률초점(MF)에는 핀홀(P)을 가진 차단판(T)이 설치되어서 상기한 곡률초점(MF)의 이외로 입사되는 광선은 차단시켜서 광선의 평행성을 개선시키게 되고, 특히 렌즈를 사용하는 경우에 있어서 방생되는 구면수차를 제1, 2포물경에 의하여 제거시키기 때문에 광의 간섭성을 최소화시켜서 평행광의 집속성을 개선시키게 되는 것이다.In this case, the curvature focal point MF is provided with a blocking plate T having a pinhole P, and thus the light rays incident outside the curvature focal point MF are blocked to improve the parallelism of the light beams. In the case of using a lens, spherical aberration generated is removed by the first and second parabolic diameters, thereby minimizing the interference of light, thereby improving the convergence of parallel light.

상기한 제1, 2포물경(M1)(M2)에 대하여 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.The first and second parabolic diameters M1 and M2 will be described in more detail as follows.

제4도에서 나타낸 포물선(PA)는 상기한 제1포물경(M1)에서 사용되는 것이며, 제2포물경(M2)의 포물선은 이것과 대칭되며, 그 원리는 동일한 것이어서 일측의 것만 설명한다.Parabola PA shown in FIG. 4 is used in the above-mentioned first parabolic diameter M1, and the parabola of the second parabolic diameter M2 is symmetrical with this, and the principle is the same, and only one side will be described.

이 포물선(PA)의 곡률초점(MF)의 y축상에 위치시키면, 이 곡률초점(MF)의 일점 A(o, p)와 x축을 대칭선으로 대칭되는 y축상의 일점 A(o, -p)에서 x축과 평행인 직선 A'C를 그으면, 이 포물선(PA)상의 임의의 지점 B(x, y)에 직선 A'C에 수선 BC를 긋고, 이 B와 곡률초점 A를 연결하면, 포물선의 특성으로 직선 AB와 BC는 그 길이가 같다.When placed on the y axis of the curvature focal point MF of the parabolic PA, one point A (o, p) of the curvature focal point MF and the x point of the y axis where the x axis is symmetrically symmetrically arranged, ) Draw a straight line A'C parallel to the x-axis, draw a line BC on a straight line A'C at any point B (x, y) on this parabola PA, and connect this B with the curvature focal point A, Because of the parabolic nature, the straight lines AB and BC have the same length.

즉, 포물선(PA)상의 임의의 일점 B(x, y)로 y축에 평행되게 입사되어 곡률초점 A(o, p)로 모아지거나, 또는 곡률초점 A에서 광이 입사되어 일점 B(x, y)를 통하여 y축과 평행으로 반사되는 것이다.That is, it is incident on the y axis at an arbitrary point B (x, y) on the parabola PA and is collected in the curvature focal point A (o, p), or light is incident at the curvature focal point A so that one point B (x, It is reflected parallel to y axis through y).

따라서, 포물선(PA)상의 임의의 일점 B(x, y)와 곡률초점 A(o, p)사이의 거리 AB는여기서 거리 AB와 BC는 같고, 그리고, 거리 BC=y+p이다.Thus, the distance AB between any one point B (x, y) on the parabola PA and the curvature focal point A (o, p) is Where distance AB and BC are equal and distance BC = y + p.

따라서,포물선상의 일점 B(x, y)에서의 접선의 기울기는이고, 상기한 곡률초점 A와 점 C와 연결하면 이 직선 AC의 기울기는이다.therefore, The slope of the tangent line at one point B (x, y) on the parabola When the curvature focal points A and C are connected, the slope of this straight line AC to be.

두 직선의 기울기를 곱하면,If you multiply the slope of two straight lines,

이므로 따라서, 직선 AC와 일점 B(x, y)의 점선 BC는 서로 직교하게 된다. Therefore, the straight line AC and the dotted line BC of one point B (x, y) are orthogonal to each other.

∴＜ABD=＜CBD=α이며, 이에 따라 곡률초점(MF)에서 나오는 모든 광선은 포물면에서 반사한 후 y축과 평행하게 나가게 된다.∴ <ABD = <CBD = α, so that all light rays coming out of the curvature focal point MF go out parallel to the y axis after reflecting from the parabolic plane.

즉, 포물경의 곡률초점(MF)에서 나오는 모든 광선은 포물경에서 반사된 후 광축(RA)에 완전히 평행한 광선이 되고, 또한 광축(RA)에 대해서 평행으로 들어오는 모든 광선은 곡률초점(MF)에 모이게 된다.That is, all the light rays coming out of the parabolic curvature focal point MF become rays that are completely parallel to the optical axis RA after being reflected from the parabolic beam, and all the light rays coming in parallel to the optical axis RA have the curvature focal point MF. Gathered at

본 고안은 이러한 포물 반사경의 성질을 이용한 것으로, 이 포물면은 제4도에 나타낸 바와 같이 y축을 중심축으로 하고 이에 대하여 일측으로 치우친 소정부위(제4도에서 도시한 부분)을 포물경으로 구성한 것이다.The present invention utilizes the properties of such a parabolic reflector. The parabolic surface is composed of a parabolic mirror at a predetermined portion (shown in FIG. 4) centered on one side of the y axis as shown in FIG. .

다음에 제5도로 나타낸 실시예는 광원(S2)에서 광통신 또는 정보 판독기 등에 많이 사용되는 반도체 레이저, 또는 LED 등을 사용할 경우를 나타낸 것으로, 이 경우에는 광원(S2)에서 발산되는 광선이 평행광에 가깝기 때문에 전술한 실시예와 같이 렌즈(L) 및 평판형 반사경(R)을 사용하지 않는 것이며, 그 이외 것은 전부 동일한 것이다.Next, the embodiment shown in FIG. 5 shows a case where a semiconductor laser, an LED, or the like, which is frequently used in optical communication or an information reader, is used in the light source S2. In this case, light emitted from the light source S2 is applied to parallel light. Since it is close, the lens L and the flat reflector R are not used like the above-mentioned embodiment, and all other things are the same.

본 실시예에는 그 출력은 약간 저하되지만, 평행광의 집속성이 향상되어 장거리 정보전달능력이 보다 향상시킬 수가 있는 것이다.In this embodiment, the output is slightly reduced, but the convergence property of parallel light is improved, so that the long-range information transfer capability can be further improved.

전술한 바와 같이, 본 고안의 포물경을 이용하여 광학계를 구성함으로서 이 포물경이 일반 수차는 있다 하여도 구면수차는 없는 특성을 이용하여 종래에 렌즈를 사용하여 평행광을 만들시에 필연적으로 나타나는 구면수차를 완전히 제거시킬 수가 있어서 본 고안에 의하여 만들어진 평행광은 광의 간섭성이 최소화되어 광의 집속성을 향상시킬 수가 있는 것이다.As described above, by constructing an optical system using the parabolic mirror of the present invention, this parabolic mirror has a spherical aberration, but spherical aberration that appears inevitably when a parallel light is made using a lens using a characteristic that is not spherical aberration. Since the aberration can be completely eliminated, the parallel light produced by the present invention can minimize the coherence of the light to improve the light focusing property.

또한, 광축과 평행되지 않게 포물경으로 입사되는 광선에 대해서는 포물경이 이에 대한 수차가 더 크게 나타나기 때문에 포물경의 곡률초점으로 부터 더 멀리 떨어지게 된다. 따라서, 이와 같은 광선을 곡률초점에 설치된 핀홀을 가진 차단판에 의하여 더욱 효과적으로 차단시킬 수가 있는 것이어서 본 고안에 의하여 더욱 정도 높은 평행광을 만들 수가 있게 되는 것이다.In addition, for the light rays incident to the parabolic mirror not parallel to the optical axis, the parabolic mirror is farther away from the focal point of curvature of the parabolic mirror because the aberration is greater. Therefore, such a light beam can be more effectively blocked by a blocking plate having a pinhole installed at the focus point of curvature, thereby making the parallel light with a higher degree.

Claims

A light source S for emitting light, a lens L placed on an optical axis OA passing through the light source S, and emitting light emitted from the light source S as parallel light, and the lens L In the planar reflector (R) placed in front of the) and changing the optical path of the parallel light, the center parallel to the optical axis (RA) of parallel light reflected from the reflector (R) and spaced apart by a predetermined distance. The first parabolic diameter M1 for positioning the curvature focal point MF on the axis y and converging the parallel light to the curvature focal point MF, the curvature focal point MF and the central axis y And a second parabolic mirror M2 that is matched and placed in correspondence with the first parabolic mirror M1, and a blocking plate T positioned in the curvature focal point MF and having a pinhole P. Parallel optical device with improved focusing.

The parallel optical apparatus of claim 1, wherein the first parabolic mirror M1 comprises a predetermined portion biased to one side from the central axis y of the parabolic PA applied thereto.

2. The parabolic parabolic membrane of claim 1, wherein the parabolic pad PA ′ corresponding to the parabolic pad PA ′ is formed to have a large thickness with the parabolic pad PA of the first parabolic mirror M1. A parallel optical device with improved focusability, comprising a predetermined portion that is biased toward one side of its central axis (y) opposite to (M1).