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JP2003503828A - 縦列パラボラリフレクタを用いる集光光学システム - Google Patents

縦列パラボラリフレクタを用いる集光光学システム

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JP2003503828A
JP2003503828A JP2001507977A JP2001507977A JP2003503828A JP 2003503828 A JP2003503828 A JP 2003503828A JP 2001507977 A JP2001507977 A JP 2001507977A JP 2001507977 A JP2001507977 A JP 2001507977A JP 2003503828 A JP2003503828 A JP 2003503828A
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JP
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reflector
electromagnetic radiation
focusing
radiation
source
Prior art date
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Application number
JP2001507977A
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Inventor
リー，ケネス・ケイ
Original Assignee
コジェント・ライト・テクノロジーズ・インコーポレイテッド
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by コジェント・ライト・テクノロジーズ・インコーポレイテッド filed Critical コジェント・ライト・テクノロジーズ・インコーポレイテッド
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Abstract

(57)【要約】 電磁放射線集光光学システムは、複数の縦列にされた凹状パラボラリフレクタ（３２ａ、３２ｂ）と、複数の電磁放射線源または光源（３１ａ、３１ｂ）とを含み、その光源は、各光源（３１ａ、３１ｂ）からのエネルギがリフレクタによって組合されて単心光ファイバの端部（Ｉ）などの出力ターゲットに入るような態様で、凹状リフレクタに光エネルギを放射する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
この発明は一般的に照明システムに関し、より特定的にはターゲットへの結合
のために電磁放射線を非常に小さいスポットサイズにまで集光するための光学シ
ステムに関する。
【０００２】
【発明の背景】
放射線、特に可視光線を光源からターゲットへ集光するときの主要な目的の１
つは、ターゲットにおける光の輝度の最大化である。同軸上の楕円およびパラボ
ラリフレクタ、ならびにさまざまな形の軸外れのリフレクタを用いるさまざまな
構成が用いられてきた。理論上ターゲットにおいて生成される像の輝度は理想的
な光学システムにおいてのみ保存できる（非理想的システムにおいては減少する
）ため、ターゲットにおける合計線束を光源によって放射される量よりも多く増
加させることは不可能である。
【０００３】 この基本的な制限を克服するために用いられる通常の技術の１つは、リトロリ
フレクタと組合せて光源としてアークランプを用いることによって、アークラン
プの片側から放射された光がリトロリフレクタによって再方向付けられてアーク
に戻るようにすることである。アークによる反射光の吸収は非常に少ないため、
アークランプの反対側から放射される光はアーク自身から放射する光と逆反射さ
れた光との両方を含む。よってランプのリトロリフレクタの反対側から放射され
る合計光束は事実上２倍になる。その他の先行技術の方法は、ゴールデンバーグ
らの米国特許第４，９５７，７５９号に記載されるように、アークからの光をそ
れ自身に複数回反射させてさらに線束を増加させることによってこの概念を拡張
した。
【０００４】 その明細書をここに引用により援用する米国特許第５，７０７，１３１号は、
複数の凹状リフレクタとともに複数のランプを用いることによって、軸外れに縦
列にした構成で第１のランプのアークの像を別のランプのアークに焦点合わせす
ることを開示する。図１ａおよび１ｂは、前述の特許に記載されるような、縦列
にされる一連のリフレクタおよび軸外れの関係に整列された光源を用いて光をタ
ーゲットに結合するという概念を例示する。このシステムは３つの主要な構成要
素を含む。すなわち複数の光源Ｓiと、複数のリフレクタＭiと、少なくとも１つ
のターゲットＩとである。
【０００５】 複数の光源Ｓiは典型的に、アークギャップを有する高輝度アークランプなど
の電磁放射線の点光源である。しかし、小さい放射領域を有するあらゆるコンパ
クトな電磁放射線の光源が好適である。
【０００６】 複数のリフレクタＭiは光源Ｓiからの電磁放射線を少なくとも１つのターゲッ
トＩに焦点合わせする。米国特許第５，７０７，１３１号において、リフレクタ
は光源およびターゲットに面する凹状の表面を有する鏡である。当該技術分野に
おいて公知であるとおり、リフレクタの反射面は軸外れ反射が得られるような球
面、環状または楕円体の形である。
【０００７】 ターゲットは、単心光ファイバの端部またはその他の光学的光ガイドなど、可
能な最も高密度の電磁放射線を有する照明が与えられる小さい物体である。
【０００８】 縦列にされない軸外れシステムは光源からターゲットへの距離が小さいときに
約１：１の倍率である最小倍率を生成するが、第５，７０７，１３１号特許に開
示される縦列にされた構成ではより多くのランプおよびリフレクタが縦列式に加
えられるため、軸外れシステムによって生成される小量の倍率が増しかつ伝搬す
る。したがって線束密度の減少に対応してターゲットスポットではしばしばかな
りの拡大が起こり、ターゲットに結合される光の量が減少する。先行技術に固有
の前述およびその他の欠点のため、より多くのランプを加えても縦列の効果が減
少しないように光源を１：１の倍率で縦列にできるような、改善された結合シス
テムがなおも必要とされている。
【０００９】
【発明の概要】
この発明は、光源の輝度がともに組合されて単心光ファイバおよびその他の光
学的光ガイドなどのターゲットに入力されるような態様で、複数の光源およびリ
フレクタが縦列の関係で与えられる光学システムを提供する。
【００１０】 特にこの発明は、一連の縦列になった光源と実質的に放物面の形のリフレクタ
とを含む、小さい領域中に比較的高い放射線束を有する高輝度光出力を与えるた
めの電磁放射線集光光学システムを提供する。このようなシステムは光源からタ
ーゲットまでの距離に実質的に依存せずにターゲットにおけるアークの１：１の
倍率に近づくため、効率を減少させることなく複数のランプを縦列にできる。
【００１１】 この発明の実施例に従うと、ターゲットにおいて得られる輝度は単一光源の場
合よりも高くなり、特定の構成において縦列に置かれる光源およびリフレクタの
数によってのみ制限される。この発明はまた代替的に、ただ１つの出力の代わり
に２つの出力に対して構成されてもよい。さらに連続する２つまたはそれ以上の
光源を縦列にすることによって、個々の光源をオンおよびオフにすることによっ
て強度および波長の制御を行なってもよい。この発明の付加的な特徴は、複数の
光源を縦列にすることによって与えられる冗長性である。すべての光源よりも少
ない光強度が必要とされる適用に対しては、この発明の実施例に従うと、１つの
光源がバックアップ光源の役割をして、別の光源が故障したときに事実上の中断
時間なしにオンにされてもよい。
【００１２】 この発明は、単に例示的なものとして与えられたのであってこの発明を制限す
るものではない以下の詳細な説明および添付の図面によって、より完全に理解さ
れるであろう。
【００１３】
【好ましい実施例の詳細な説明】
図２ａおよび２ｂは放射線、好ましくは可視光をターゲットＩに集光するため
のシステムを概略的に例示し、このシステムは単一の光源２１と、パラボラコリ
メーティングリフレクタ２２と、焦点合わせリフレクタ２３とを含む。これら３
つの要素が組合されて、この発明に対する基本ユニットとなる。
【００１４】 光源２１は好ましくは高輝度アークランプであり、これはパラボラコリメーテ
ィングリフレクタ２２の焦点に置かれる。この発明の実施例において用いるため
に特に好適なアークランプは、パラボラリフレクタ２２の焦点距離に関して小さ
くかつターゲットＩの所望の大きさに匹敵するアークギャップを有する。このよ
うなランプは水銀ランプ、水銀キセノンランプ、キセノンランプ、メタルハライ
ドランプ、ＨＩＤランプ、タングステンハロゲン、またはハロゲンランプであっ
てもよい。この発明の特定の適用に基づいてランプの種類および電力定格を選択
する必要があることが通常の当業者に容易に認識される。
【００１５】 この発明の実施例に従ったターゲットＩは、集められた光のスポットをその上
に照らすことが望ましいあらゆる領域であってもよい。このような領域はたとえ
ばレンズの表面、光ガイドの入力面などであってもよく、それはシングルファイ
バまたはファイババンドル、ホモジナイザ、中空の内部反射する管およびその他
のファイバオプティクス、光ガイド、およびそれらの組合せであってもよいがこ
れに制限されない。この発明の実施例において用いるために好適なホモジナイザ
は、先細の、または先細でない多角形の導波管、単心光ファイバ、光ファイバの
融合または非融合バンドル、またはファイババンドルを含む。
【００１６】 ターゲットＩが光ガイド（導波管）であるとき、それは図６ａ−６ｆに示すよ
うに断面が多角形であっても、または図７に示すように断面が円形であってもよ
い。さらにターゲットＩは図８ａに示すように段々太くなる光ガイドであっても
、または図８ｂに示すように段々細くなる光ガイドであってもよい。
【００１７】 この発明の好ましい実施例に従うすべてのリフレクタは、アルミニウムまたは
銀などの非常に高反射性の光学コーティングを有する鏡である。このような鏡は
紫外線、可視光線および赤外線を含むあらゆる形の放射線を反射するために非常
に有効である。特定の適用に対して、この発明のリフレクタはガラスで作られか
つ波長選択的多層誘電体コーティングで被覆された鏡を含んでもよい。たとえば
、視覚的適用に対しては、可視波長においてのみ高い反射率を有するコールドコ
ーティングを用いてもよい。通常の当業者に認められるとおり、この発明の実施
例においてさまざまなコーティングを単独で、または組合せて用いてもよい。
【００１８】 図２ａに示すとおり、この基本ユニットの実施例のパラボラコリメーティング
リフレクタ２２は実質的に半放物面（half-paraboloid）様の形である。このシ
ステムは、光源２１に一致する曲率中心を有する球面リトロリフレクタ２４ａを
有することによって、光源２１のアークギャップに光を反射するリトロリフレク
タ２４ａが実質的に像の拡大を起こさないことが好ましい。この逆反射は、光ガ
イド２６の端部であることが好ましいターゲットＩに向けられる光束の量を（お
よそ倍に）増加させる。
【００１９】 光源２１からの光およびリトロリフレクタ２４ａによって反射される光は平行
光線にコリメートされ、それはパラボラコリメーティングリフレクタ２２の軸２
８に対して平行に移動する。これらの平行光線は、パラボラコリメーティングリ
フレクタ２２と実質的に同じ円錐パラメータを有する実質的に半放物面の形を有
する焦点合わせリフレクタ２３によって、ターゲットＩにおけるスポットに焦点
合わせされる。この焦点合わせリフレクタ２３はその軸２９が第１の放物面部分
の軸と実質的に同一線上になるよう置かれることにより、単位倍率を有しかつ最
も明るい強度スポットを生成するシステムが可能になる。
【００２０】 図２ｂは、図２ａに示される基本ユニットの代替的な実施例を示し、ここでは
球面のリトロリフレクタ２４ａが、第２の半放物面の形のリフレクタ２２ａと、
第１および第３の放物面部分の軸２８に対して垂直に置かれた平面鏡リトロリフ
レクタ２４ｂとによって置き換えられる。当業者に容易に認識されるとおり、平
面鏡のリトロリフレクタ２４ｂが用いられるとき、第１の半放物面部分２２およ
び第２の半放物面部分２２ａは実質的に全放物面（full paraboloid）の形を有
する単一のリフレクタによって交換可能に置き換えられてもよい。
【００２１】 図３ａはこの発明の実施例を示し、図２ａおよび２ｂに示すような２つの基本
ユニットシステムが縦列の関係に配置される。第１の光源３１ａは、実質的に全
放物面の形のリフレクタ３２ａの焦点に配置されるため、リフレクタ３２ａによ
って集められる光は平行光線にコリメートされる。平面鏡を含むリトロリフレク
タ３４は、パラボラリフレクタ３２ａの出力面の前に、リフレクタの開口の半分
を覆うようにかつリフレクタの軸３８ａに垂直に整列されて位置するため、光は
反射されてそれ自身の経路を戻り、第１の光源３１ａを通って再焦点合わせされ
る。パラボラリフレクタの上半分によってコリメートされる光は、アーク自身か
ら直接来る光と逆反射による光とを含んでほぼ２倍になる。それによって第１の
光源３１ａの出力は、実質的に放物面の形を有しその焦点に光源３１ｂが置かれ
た第２のパラボラリフレクタ３２ｂに向けられる。リフレクタ３１ｂからの光は
、リフレクタ３２ｂによって光源３１ｂのアークに焦点合わせされる。
【００２２】 第１の光源３１ａからの光および第２の光源３１ｂの一部からの光を含む合計
出力は、第２のリフレクタ３２ｂの下半分によって平行光線にコリメートされる
。リフレクタ３２ｂの軸３８ｂに関するある角度において位置する平面鏡である
ことが好ましい再方向付けリフレクタ３５は、リフレクタ３２ｂからの出力を焦
点合わせリフレクタ３３に再方向付けし、そこでその出力はターゲットＩのスポ
ットに焦点合わせされる。
【００２３】 光源３１ｂによって（図３ａに表わされるように上向きに面する）リフレクタ
３２ｂの上半分の方向に放射される光の部分は、リフレクタ３２ｂによってコリ
メートされ、リフレクタ３２ａの上半分によって光源３１ａのアークを通って焦
点合わせされ、次いでリフレクタ３２ａの下半分およびリトロリフレクタ３４の
組合せによって光源３１ａのアークに逆反射される。この逆反射された光は次に
リフレクタ３２ａによってコリメートされ、リフレクタ３２ｂによって光源３１
ｂのアークを通って焦点合わせされ、再方向付けリフレクタ３５によって再方向
付けされ、ターゲッティングリフレクタ３３によって前述の他の光とともにター
ゲットＩにおけるスポットに集められる。不完全性および同一の光源による損失
がないと仮定するとき、このような縦列システムによって生成されるターゲット
Ｉにおける輝度は、逆反射のない単一光源の輝度の４倍に近づく。
【００２４】 図３ｂはこの発明の代替的な実施例を示し、１つのターゲットの代わりに２つ
のターゲットＩおよびＩａを用いること以外は、図３ａに示されるものと類似の
レイアウトを有する。図３ａおよび３ｂに示される実施例を比較すると、図３ａ
の実施例からリトロリフレクタ３４が省かれ、再方向付けリフレクタ３５および
ターゲッティングリフレクタ３３と同様の態様で指向された第２の再方向付けリ
フレクタ３５ａおよび第２のターゲッティングリフレクタ３３ａによって置き換
えられることによって、光源３１ａおよび３１ｂからの光が一緒にターゲットＩ
ａに入れられることが示される。
【００２５】 図４はこの発明の代替的な実施例を示し、（図２ａに示されるシステムにおい
て同様に用いられていたような）リトロリフレクタとして球面の凹面鏡４４が用
いられること以外は、図３ａに示される実施例と類似の構成である。図４のシス
テムの性能は図３ａのそれと本質的に同じである。すなわち、ターゲットＩに集
められる合計線束は逆反射のない単一光源のものの本質的に４倍である。図２ａ
と同様、図３ａに示される実施例に用いられる全放物面のリフレクタ３２ａに対
し、リフレクタ４２ａは半放物面である。
【００２６】 前述の説明では２つの光源を縦列にして単一の出力にすることを示したが、実
際には光源およびパラボラリフレクタの同じ基本ユニットを用いてより多くのラ
ンプを縦列にできる。図５は好ましい実施例を示し、ここでは３つの光源５１ａ
、５１ｂおよび５１ｃが一連のパラボラコリメーティングリフレクタ５２ａ、５
２ｂおよび５２ｃと、リトロリフレクタ５４と、再方向付けリフレクタ５５と、
焦点合わせリフレクタ５３とによって縦列にされてターゲットＩにおけるスポッ
トに入る。この場合、リフレクタにおける鏡の損失および光源におけるランプエ
ンベロープ反射を考慮しなければ、ターゲットＩにおける理論上の合計線束は逆
反射を用いない単一光源によって得られるものの６倍である。
【００２７】 所望の数（ｎ）の光源に対して、より多くのランプを対応するパラボラコリメ
ーティングリフレクタとともに同様に縦列にできる。
【００２８】 通常の当業者に認識されるとおり、この発明の実際の実現例においては、ター
ゲットにおける線束を顕著に改善しながらこの発明に従って何個のランプを縦列
にできるかなどに制限がある。リフレクタの反射率の程度と、アークランプに対
するランプエンベロープのガラス／空気界面におけるフレネル反射と、リフレク
タ、アークランプのガラスエンベロープおよび多重通過によって誘導されるあら
ゆる光学収差とを含む、システム中の不完全性のさまざまな原因によって光束は
失われ得る。
【００２９】 この発明に従ったパラボラ縦列集光システムは、ターゲットスポットにおける
線束を増加させることに加えて、他の望ましい結果を生成するために用いられて
もよい。たとえば、この発明に従って縦列にされた複数の光源は、放射線光源に
おける冗長性を与えるために有利に用いられ得る。２つの光源を有する図３ａお
よび３ｂに類似の縦列システムにおいて、ターゲットスポットに焦点合わせされ
る出力放射線は両方の光源からの放射線の組合せであっても、または各光源から
の別々の放射線であってもよい。そのシステムの通常の動作中にただ１つの光源
が用いられ、その光源が何らかの理由で故障するときに、故障した光源を交換す
る代わりに第２の光源を用いることができる。この発明に従った縦列システムを
用いると、システムに対するいかなる物理的変化も必要とすることなく故障した
光源を簡単に遮断でき、かつ数秒以内に第２の光源をスイッチオンできる。この
特徴は、結合システムに対する顕著な休止時間が望ましくないときに特に有利で
ある。
【００３０】 同様に、この発明の実施例において用いられる光源は、異なる種類の放射線（
異なる波長、強度など）を生成する２つのものが選択されてもよい。たとえば２
光源システムにおいて、第１の光源は水銀アークランプであってもよく、第２の
光源はナトリウムアークランプであってもよい。これらのアークランプは両方と
も非常に効率的なエネルギ節約型ランプであることが公知である。水銀ランプは
青色領域の波長を有する可視光を放射し、ナトリウムランプは黄色領域の波長を
有する可視光を放射する。これらの種類のランプを個別に用いると、手術用照明
などの照明に対して望ましくない光を生成するが、これら２つの波長の光を組合
せて用いると、全体の色出力光は白色光により近くなる。当業者に容易に認識さ
れるとおり、このように異なるスペクトル出力を生成するランプを組合せ得るこ
とは、この発明に従ったシステムをさまざまなスペクトル出力特性に対して容易
に適応可能にする。
【００３１】 加えて、放物面の大きさは前述のような半放物面であってもよく、または適用
に依存してその円形範囲をより大きくもしくはより小さくしてもよい。実施例の
１つに従うと、放物面部分は半放物面よりも小さく、たとえば４分の１放物面（
quarter paraboloids）よりも大きいが半放物面よりも小さい。
【００３２】 この発明について説明したが、この発明の趣旨および範囲から逸脱することな
くこれを多様に修正および変更してもよいことが当業者に明らかになるであろう
。あらゆる、およびすべてのこうした修正形は添付の請求項の範囲内に含まれる
ことが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１ａおよび１ｂは、当該技術分野において公知の、軸外れ構成
に配置された縦列ランプおよびリフレクタを有する集光システムの概略図である
。
【図２ａ】 半放物面コリメーティングリフレクタ、半放物面焦点合わせリ
フレクタ、および球面リトロリフレクタを組合せて用いる、この発明に従った集
光システムの基本ユニットの概略図である。
【図２ｂ】 全放物面コリメーティングリフレクタ、半放物面焦点合わせリ
フレクタ、および平面鏡リトロリフレクタを組合せて用いる、この発明に従った
集光システムの基本ユニットの概略図である。
【図３ａ】 ２つの全放物面コリメーティングリフレクタと、半放物面焦点
合わせリフレクタと、逆反射のための平面鏡とを用いて２つのランプの出力を単
一のターゲットに結合させる、２つのパラボラシステム基本ユニットの縦列を示
す概略図である。
【図３ｂ】 ２つの全放物面コリメーティングリフレクタと、２つの半放物
面焦点合わせリフレクタとを用いて２つのランプの出力を２つのターゲットに結
合させる、２つのパラボラシステム基本ユニットの縦列を示す概略図である。
【図４】 全放物面コリメーティングリフレクタと、半放物面コリメーティ
ングリフレクタと、半放物面焦点合わせリフレクタと、逆反射のための球面鏡と
によって２つのランプの出力を単一のターゲットに結合させる、２つのパラボラ
システム基本ユニットの縦列を示す概略図である。
【図５】 ３つの全放物面コリメーティングリフレクタと、半放物面焦点合
わせリフレクタと、平面鏡リトロリフレクタとによって３つのランプの出力を単
一のターゲットに結合させる、この発明に従った３つのパラボラシステム基本ユ
ニットの縦列を示す概略図である。
【図６】 図６ａ−６ｆは、この発明の実施例において用い得る複数の多角
形光ガイド（導波管）ターゲットの断面を示す概略図である。
【図７】 この発明において用い得る円形の断面の光ガイドターゲットを示
す概略図である。
【図８ａ】 この発明の１つの実施例に従った、段々太くなる光ガイドター
ゲットを例示する概略的側面図である。
【図８ｂ】 この発明の別の実施例に従った、段々細くなる光ガイドターゲ
ットを例示する概略的側面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ０９／５３７，２９８ (32)優先日 平成12年３月29日(2000．3．29) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ， ＺＡ，ＺＷ

Claims (31)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 小さい領域に比較的高い放射線束を有する高輝度光出力を与
    えるための電磁放射線集光光学システムであって、 焦点を有する第１の凹状リフレクタを含み、前記第１のリフレクタは実質的に
    放物面の形を有し、さらに 前記第１の凹状リフレクタの前記焦点の近くに位置する電磁放射線の第１の線
    源と、 電磁放射線を前記第１の線源の第１の側を通って戻りかつ前記第１の線源の第
    ２の側を通って出るよう再方向付けすることにより、前記第１の線源から放射さ
    れる実質的にすべての放射線が前記第１のリフレクタの放物面部分に向けられる
    よう設計されたリトロリフレクタと、 焦点を有する第２の凹状リフレクタとを含み、前記第２のリフレクタは実質的
    に放物面の形を有し、さらに 前記第２の凹状リフレクタの前記焦点の近くに位置する電磁放射線の第２の線
    源と、 焦点を有する凹状焦点合わせリフレクタとを含み、前記焦点合わせリフレクタ
    は少なくとも部分的に放物面の形を有し、さらに 前記焦点合わせリフレクタの前記焦点の近くに置かれるターゲットを含み、 前記第１のリフレクタおよび前記リトロリフレクタは前記第１の線源からの実
    質的にすべての放射線をコリメートして前記第２のリフレクタに向けるよう指向
    され、前記第２のリフレクタは前記第１のリフレクタおよび前記第２の線源から
    の実質的にすべての放射線をコリメートして前記焦点合わせリフレクタに再方向
    付けするよう指向され、前記焦点合わせリフレクタは前記第２のリフレクタによ
    って反射される放射線を集めて放射線を前記ターゲット上に焦点合わせするよう
    指向される、システム。
  2. 【請求項２】 前記放物面部分は半放物面である、請求項１に記載のシステ
    ム。
  3. 【請求項３】 前記放物面部分は半放物面よりも小さく４分の１放物面より
    も大きい、請求項１に記載のシステム。
  4. 【請求項４】 焦点を有する第３の凹状リフレクタをさらに含み、前記第３
    のリフレクタは実質的に放物面の形を有し、さらに 前記第３の凹状リフレクタの前記焦点の近くに位置する電磁放射線の第３の線
    源を含み、 前記第３のリフレクタは前記第１のリフレクタと前記第２のリフレクタとの間
    に指向されることによって、前記第１のリフレクタを出る実質的にすべての放射
    線と前記第３の線源によって放射される実質的にすべての放射線とをコリメート
    して前記第２のリフレクタに再方向付けする、請求項１に記載の電磁放射線集光
    光学システム。
  5. 【請求項５】 前記ターゲットは光学的光ガイドである、請求項１に記載の
    電磁放射線集光光学システム。
  6. 【請求項６】 前記光学的光ガイドは、レンズ、ホモジナイザ、内部反射す
    る管、光ファイバ、および光ファイババンドルからなる群より選択される種類の
    ものである、請求項５に記載の電磁放射線集光光学システム。
  7. 【請求項７】 前記光ガイドは、円形の断面の光ガイド、多角形の断面の光
    ガイド、先細の光ガイド、およびそれらの組合せからなる群より選択される、請
    求項６に記載のシステム。
  8. 【請求項８】 前記第１および第２の線源の少なくとも１つは高輝度アーク
    ランプである、請求項１に記載の電磁放射線集光光学システム。
  9. 【請求項９】 前記高輝度アークランプは、水銀キセノン、キセノン、メタ
    ルハライド、ＨＩＤ、タングステンハロゲン、およびハロゲンからなる群より選
    択される種類のものである、請求項８に記載の電磁放射線集光光学システム。
  10. 【請求項１０】 前記第１および第２の線源は異なる強度を有する放射線を
    放射する、請求項１に記載の電磁放射線集光光学システム。
  11. 【請求項１１】 前記第１および第２の線源は異なる波長を有する放射線を
    放射する、請求項１に記載の電磁放射線集光光学システム。
  12. 【請求項１２】 前記第１および第２のリフレクタの少なくとも１つは、予
    め定められた波長を有する放射線を選択的にフィルタリングするよう処理される
    、請求項１に記載の電磁放射線集光光学システム。
  13. 【請求項１３】 前記第１のリフレクタは光学軸を有し、前記リトロリフレ
    クタは前記光学軸に垂直に向けられる平らなリフレクタを含む、請求項１に記載
    の電磁放射線集光光学システム。
  14. 【請求項１４】 前記リトロリフレクタは曲率中心を有する凹状球面リフレ
    クタを含み、前記球面リフレクタは前記第１の線源を前記曲率中心の近くに置く
    よう整列される、請求項１に記載の電磁放射線集光光学システム。
  15. 【請求項１５】 小さい領域に高い放射線束を有する高輝度光出力を与える
    ための縦列電磁放射線集光光学システムであって、 各々が光学軸および焦点を有する複数の凹状リフレクタを含み、前記複数の凹
    状リフレクタの各々は実質的に放物面の形を有し、さらに 複数の電磁放射線の線源を含み、前記複数の線源の各線源は前記複数のリフレ
    クタの１つのリフレクタと対にされ、前記線源の各々はそれが対にされたリフレ
    クタの前記焦点の近くに位置し、線源およびリフレクタ対の各々は、前記リフレ
    クタの各々がそれが対にされた前記線源からの電磁放射線を受取って前記放射線
    を前記リフレクタの前記光学軸に平行な光線にコリメートするよう指向され、さ
    らに 焦点を有する第１の焦点合わせリフレクタを含み、前記焦点合わせリフレクタ
    は少なくとも部分的に放物面の形を有し、さらに 前記焦点合わせリフレクタの焦点の近くに置かれるターゲットを含み、 前記複数のリフレクタは前記複数の線源から放射される電磁放射線を前記焦点
    合わせリフレクタに縦列の態様で再方向付けし、前記焦点合わせリフレクタは前
    記再方向付けされた放射線を前記ターゲット上に集光する、システム。
  16. 【請求項１６】 前記放物面部分は半放物面である、請求項１５に記載のシ
    ステム。
  17. 【請求項１７】 前記放物面部分は半放物面よりも小さく４分の１放物面よ
    りも大きい、請求項１５に記載のシステム。
  18. 【請求項１８】 焦点を有する第２の凹状焦点合わせリフレクタをさらに含
    み、前記第２の焦点合わせリフレクタは少なくとも部分的に実質的に半放物面の
    形を有し、さらに 前記第２の焦点合わせリフレクタの前記焦点の近くに置かれる第２のターゲッ
    トを含み、 前記複数のリフレクタは前記複数の線源から放射される電磁放射線を縦列の態
    様でターゲッティングリフレクタおよび前記第２の焦点合わせリフレクタに再方
    向付けし、前記第１の焦点合わせリフレクタは前記再方向付けされた放射線の第
    １の部分を前記ターゲットに集光し、前記第２の焦点合わせリフレクタは前記再
    方向付けされた放射線の第２の部分を前記第２のターゲットに集光する、請求項
    １５に記載の縦列電磁放射線集光光学システム。
  19. 【請求項１９】 リトロリフレクタをさらに含み、 前記リトロリフレクタは電磁放射線を前記複数の線源の第１の線源の第１の側
    を通って戻りかつ前記第１の線源の第２の側を通って出るよう再方向付けするこ
    とにより、前記第１の線源から放射される実質的にすべての放射線が、前記第１
    の線源が対にされるリフレクタの実質的に半放物面の部分に向けられる、請求項
    １５に記載の縦列電磁放射線集光光学システム。
  20. 【請求項２０】 前記第１の線源が対にされる前記リフレクタは光学軸を有
    し、前記リトロリフレクタは前記光学軸に垂直に向けられる平らなリフレクタを
    含む、請求項１９に記載の縦列電磁放射線集光光学システム。
  21. 【請求項２１】 前記リトロリフレクタは曲率中心を有する凹状球面リフレ
    クタを含み、前記球面リフレクタは前記第１の線源を前記曲率中心の近くに置く
    ように整列される、請求項１９に記載の縦列電磁放射線集光光学システム。
  22. 【請求項２２】 前記ターゲットは光学的光ガイドである、請求項１５に記
    載の縦列電磁放射線集光光学システム。
  23. 【請求項２３】 前記光学的光ガイドは、レンズ、ホモジナイザ、内部反射
    する管、光ファイバ、および光ファイババンドルからなる群より選択される種類
    のものである、請求項２２に記載の縦列電磁放射線集光光学システム。
  24. 【請求項２４】 前記光学的光ガイドは、円形の断面の光ガイド、多角形の
    断面の光ガイド、先細の光ガイド、およびそれらの組合せからなる群より選択さ
    れる、請求項２３に記載のシステム。
  25. 【請求項２５】 前記複数の線源の少なくとも１つは高輝度アークランプで
    ある、請求項１５に記載の縦列電磁放射線集光光学システム。
  26. 【請求項２６】 前記高輝度アークランプは、水銀キセノン、キセノン、メ
    タルハライド、ＨＩＤ、タングステンハロゲン、およびハロゲンからなる群より
    選択される種類のものである、請求項２５に記載の縦列電磁放射線集光光学シス
    テム。
  27. 【請求項２７】 前記複数の線源のうち少なくとも２つの線源は異なる強度
    を有する放射線を放射する、請求項１５に記載の縦列電磁放射線集光光学システ
    ム。
  28. 【請求項２８】 前記複数の線源のうち少なくとも２つの線源は異なる波長
    を有する放射線を放射する、請求項１５に記載の縦列電磁放射線集光光学システ
    ム。
  29. 【請求項２９】 前記複数のリフレクタは少なくとも３つのリフレクタを含
    む、請求項１５に記載の縦列電磁放射線集光光学システム。
  30. 【請求項３０】 前記複数の線源は少なくとも３つの線源を含む、請求項１
    ５に記載の縦列電磁放射線集光光学システム。
  31. 【請求項３１】 前記複数のリフレクタのうち少なくとも１つのリフレクタ
    は、予め定められた波長を有する放射線を選択的にフィルタリングするよう処理
    される、請求項１５に記載の縦列電磁放射線集光光学システム。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008544247A (ja) * 2005-06-16 2008-12-04 イーエルティー インコーポレイテッド ガスセンサーのための光空洞

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6312144B1 (en) * 2000-03-21 2001-11-06 Cogent Light Technologies, Inc. Optical system having retro-reflectors
US6648483B1 (en) 2000-07-07 2003-11-18 Umax Data Systems, Inc. Concave mirror optical system for scanner
US6616304B2 (en) * 2000-10-04 2003-09-09 Cogent Light Technologies, Inc. Temperature control for arc lamps
US6771870B2 (en) * 2001-03-20 2004-08-03 Eele Laboratories Components and methods for manufacturing hollow integrators and angle converters
US6478432B1 (en) * 2001-07-13 2002-11-12 Chad D. Dyner Dynamically generated interactive real imaging device
US20030218726A1 (en) * 2002-05-23 2003-11-27 Huibers Andrew G. Light recapture projection system
CN100529517C (zh) * 2002-06-21 2009-08-19 微阳有限公司 多灯照明系统
US6783250B2 (en) * 2002-09-25 2004-08-31 Koninklijke Philips Electronics N.V. Efficient light collector for projection display system
TW531662B (en) * 2002-09-27 2003-05-11 Delta Electronics Inc Structure for reflection of light
AU2003277204A1 (en) * 2002-10-04 2004-05-04 Wavien, Inc. Multiple output illumination using reflectors
CN100480778C (zh) * 2002-10-23 2009-04-22 台达电子工业股份有限公司 合光装置
EP1631855B1 (en) * 2003-06-10 2015-08-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Compact led module and projection display adopting the same
WO2005040856A2 (en) * 2003-09-22 2005-05-06 Honeywell International Inc. Confocal scanner system and method
US20050219845A1 (en) * 2004-02-09 2005-10-06 Gregory Cutler Illumination system with improved optical efficiency
WO2005077037A2 (en) * 2004-02-09 2005-08-25 Reflectivity, Inc. An illumination system with improved optical efficiency
US7838134B2 (en) 2004-11-23 2010-11-23 Lawrence Livermore National Security, Llc Durable silver mirror with ultra-violet thru far infra-red reflection
US7364326B2 (en) * 2004-12-06 2008-04-29 Texas Instruments Incorporated Multiple light source illumination for image display systems
CN100437345C (zh) * 2004-12-30 2008-11-26 中强光电股份有限公司 照明系统
TWI269012B (en) * 2005-12-21 2006-12-21 Coretronic Corp Illumination system
CN100567797C (zh) * 2006-01-24 2009-12-09 中强光电股份有限公司 照明系统
US7648248B2 (en) * 2007-01-16 2010-01-19 Eiji Yafuso Optical energy director using conic of rotation (CoR) optical surfaces and systems of matched CoRs in the claims
US8712246B2 (en) 2010-04-01 2014-04-29 Lawrence Livermore National Security, Llc RF/optical shared aperture for high availability wideband communication RF/FSO links
WO2012112412A2 (en) * 2011-02-14 2012-08-23 Pinanotech (Piezo Nano-Technology) Ltd. Fiber optic system with parabolic mirror collimator
US20140328080A1 (en) * 2013-05-01 2014-11-06 Wavien, Inc. Arc lamp having dual paraboloid retroreflector
CN108700730B (zh) * 2016-02-23 2020-12-29 株式会社岛津制作所 显微分析装置
CN106501927B (zh) * 2017-01-11 2018-11-02 哈尔滨工业大学 双焦点免定位的双椭球成像装置
NL2024469B1 (en) 2019-12-16 2021-09-02 Barco Efficient light engine systems
CN113050240A (zh) * 2021-03-30 2021-06-29 杭州芯耘光电科技有限公司 一种采用曲面反射镜的高度集成硅光组件及其耦合方法
CN113586998A (zh) * 2021-08-11 2021-11-02 厦门汇美集智科技有限公司 一种多波长led均匀照明光源
CN115800986B (zh) * 2023-02-01 2023-05-23 昆明理工大学 一种基于非成像聚光作用的高效对射型光电开关

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5707131A (en) * 1996-01-24 1998-01-13 Cogent Light Technologies, Inc. Collections and condensing optical system using cascaded concave reflectors

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3986767A (en) 1974-04-12 1976-10-19 United Technologies Corporation Optical focus device
USRE32912E (en) 1981-08-10 1989-04-25 Laser Precision Corporation Parabolic focusing apparatus for optical spectroscopy
US4473295A (en) 1981-08-31 1984-09-25 Laser Precision Corporation Parabolic focusing apparatus for optical spectroscopy
DE3138827A1 (de) 1981-09-30 1983-04-14 Wabco Westinghouse Fahrzeugbremsen GmbH, 3000 Hannover Gangwaehler fuer ein getriebe
US4608622A (en) * 1983-12-28 1986-08-26 Dentsply Research & Development Corp. Multi-function light source
US4757431A (en) 1986-07-01 1988-07-12 Laser Media Off-axis application of concave spherical reflectors as condensing and collecting optics
US4808425B1 (en) 1986-09-08 2000-05-30 Univ North Carolina State Method for the ultrapasteurization of liquid whole egg products
FR2640040B1 (fr) 1988-12-05 1994-10-28 Micro Controle Procede et dispositif de mesure optique
US4956759A (en) 1988-12-30 1990-09-11 North American Philips Corporation Illumination system for non-imaging reflective collector
US5430634A (en) 1992-08-03 1995-07-04 Cogent Light Technologies, Inc. Concentrating and collecting optical system using concave toroidal reflectors
US5317484A (en) 1993-02-01 1994-05-31 General Electric Company Collection optics for high brightness discharge light source
US5414600A (en) 1993-07-30 1995-05-09 Cogent Light Technologies, Inc. Condensing and collecting optical system using an ellipsoidal reflector
FR2718825B1 (fr) 1994-04-14 1996-05-24 Francois Orth Générateur de lumière à haut rendement pour fibres optiques.
FR2735875B1 (fr) * 1995-06-21 1997-08-14 Thomson Multimedia Sa Dispositif optique de polarisation et systeme de projection du type a valve a cristaux liquides utilisant un tel dispositif optique
JP3202152B2 (ja) * 1995-07-28 2001-08-27 株式会社小糸製作所 車輌用灯具の反射鏡及びその形成方法
US5986792A (en) * 1998-02-03 1999-11-16 Farlight Corporation Lighting system sequencer and method

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5707131A (en) * 1996-01-24 1998-01-13 Cogent Light Technologies, Inc. Collections and condensing optical system using cascaded concave reflectors

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008544247A (ja) * 2005-06-16 2008-12-04 イーエルティー インコーポレイテッド ガスセンサーのための光空洞

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