光学部品

トップ :: F 機械工学照明加熱武器爆破 :: F21 照明

【発明の名称】	光学部品
【発明者】	【氏名】勢羅幹雄【氏名】涌井康雄
【要約】	【課題】被照射部を比較的均一な光量分布で照射可能で、反射面の数が少なく界面での反射による損失が少ない光学部品を提供する。【解決手段】凸レンズ（１）と凸レンズの光軸と所定角度をもって配置された反射面（２）とで構成される光学部品であって、反射面はプリズム型の多数の凹凸構造を有し、この凹凸構造は非反射面（２１）と凸レンズの光軸に対して４５度の角度を持つ全反射面（２２）とが交互に配置された構造であって、この全反射面は凸レンズからの平行光を光軸と直角方向に全反射可能である光学部品。光ファイバ（４）の光出射端が前記凸レンズの焦点の位置に配置されてなる光学部品。

【特許請求の範囲】
【請求項１】凸レンズ（１）と凸レンズの光軸と所定角度をもって配置された反射面（２）とで構成される光学部品であって、反射面はプリズム型の多数の凹凸構造を有し、この凹凸構造は非反射面（２１）と凸レンズの光軸に対して４５度の角度を持つ全反射面（２２）とが交互に配置された構造であって、この全反射面は凸レンズからの平行光を光軸と直角方向に全反射可能である光学部品。
【請求項２】請求項１に記載の光学部品の反射面（２）の光反射方向に光量分布調整用の光遮蔽部品（３）が配置されてなる光学部品。
【請求項３】光ファイバ（４）と請求項１に記載の光学部品とからなる光学部品であって、光ファイバの光出射端が凸レンズの焦点の位置に配置されてなる光学部品。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はエアリア型センサ等に有用な凸レンズと全反射面とで構成される光学部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバ等を用いたエアリア型センサにおいて検出精度を高めるための技術として検出領域を照射する光量の均一化を図る手段がある。例えば光ファイバからの放射光を、その光量分布に対応して光量の多い部分は狭く光量の少ない部分は広くした開口部を有する遮蔽手段を通すことにより光量が均一な光とし、この光をミラー等の反射材にて反射させて光路を変更させた後、凸レンズにて平行光として検出領域の光量の均一化を図る手段が知られている（特開平9-251104号公報等）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの技術では、出射光の均一化を図ることを目的として光量の多い部分は狭く光量の少ない部分は広くした開口部を使用したり、出射光を直角に曲げることを目的とした反射用のミラー等を使用するため部品数が増える点が問題である。また、それぞれ別個に成形した光学部品を使用するため、組立作業時の工数が増えるとともに界面が増えフレネル反射による損失が大きくなり、それぞれの光学部品の光軸ズレが発生しやすくなる点も問題である。
【０００４】たとえばポリメチルメタクリレート製のレンズの場合では、フレネル反射による光量の損失は、ひとつの界面で全光量の約４％であるので、界面が６面あると全光量のうち約２４％の光が失われてしまう。従って出射光量の減少を防ぐためには界面の数の減少が極めて重要である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、凸レンズ１と凸レンズの光軸と所定角度をもって配置された反射面２とで構成される光学部品であって、反射面はプリズム型の多数の凹凸構造を有し、この凹凸構造は非反射面２１と凸レンズの光軸に対して４５度の角度を持つ全反射面２２とが交互に配置された構造であって、この全反射面は凸レンズからの平行光を光軸と直角方向に全反射可能である光学部品にある。
【０００６】また本発明の要旨は、光ファイバ４と前記光学部品とからなる光学部品であって、光ファイバの光出射端が凸レンズの焦点の位置に配置されてなる光学部品にある。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の光学部品は、凸レンズ１と凸レンズの光軸と所定角度をもって配置された反射面２とで構成されている。反射面は図１に示されるように、その中心部が凸レンズの光軸上に位置するように凸レンズと所定の距離をもって配置される。図１においてＸ方向は凸レンズの光軸方向であり、Ｙ方向はそれに直角な方向である。Ｚ方向は、図示されていないが、この紙面に垂直な方向である。反射面２は全体として凸レンズの光軸に対して４５度未満の所定角度を有する。
【０００８】また、これらの光学部品は、光ファイバ４をその光出射端が凸レンズの焦点の位置に一致するように配置した光学部品とすることができる。この場合光ファイバの他端は光源に接続され、光源からの光が凸レンズに出射される。光ファイバとしては公知のものが使用でき、その数は１本であっても複数本であってもよい。
【０００９】反射面はプリズム型の多数の凹凸構造を有し、この凹凸構造は非反射面２１と凸レンズの光軸に対して４５度の角度を持つ全反射面２２とが交互に配置された構造である（図２）。そして各全反射面は、ＸＹ平面に対して垂直方向（Ｚ方向）に所定の長さ（幅）をもって形成されている。即ち各全反射面がＸＺ平面となす角度は４５度である。
【００１０】全反射面２２は通常、ガラス製や透明樹脂製の全反射プリズム面とされるが、裏面に反射材を配置した反射面とすることもできる。非反射面２１は実質的に使用されないのでその形状や材質は特に限定されない。
【００１１】光源からの光は通常凸レンズの焦点の位置から凸レンズに向けて入射されるので、凸レンズを通過した光は光軸と平行な光となる。全反射面は凸レンズの光軸に対して４５度の角度を持つのでこの平行光は凸レンズの光軸に対して直角方向（Ｙ方向）に全反射される。
【００１２】反射面２の光反射方向（Ｙ方向）には必要に応じて光量分布調整用の光遮蔽部品３を配置することができる。凸レンズを通過した平行光のうち、光軸近傍の光量は多いが光軸から離れた位置の光量は少ない。従って反射面２からＹ方向に反射される光のうち反射面の中心部近傍の光量は多いがその中心部からＸ方向の距離が離れた位置の光量は少ない。このためＸ方向の光量分布の均一化を図るために、例えば図４（ｂ）に示すように、光遮蔽部品３は反射面の中心部近傍に相当する部分の出射光の出口幅を狭めた構造とされる。
【００１３】尚、図１～図４ではＸ方向を長手方向とする光学部品であって、Ｚ方向の幅が狭いエアリア型の光学部品を例示してあるが、Ｚ方向の幅が更に広い光学部品とすることもできる。この場合は凸レンズ光とファイバからなる光入射部がＺ方向に複数対配置される。
【００１４】本発明の光学部品は通常はケース５内に収納された構造とされる。この光学部品はエリア型センサや光電スイッチ用等の光照射部品や受光部品等に使用できる。エリア型センサとして使用する場合は、例えば図５に示すように一方の光学部品を光照射部７とし他方の光学部品を受光部８として配置することができる。光照射部と受光部との間に遮光物６が存在しない場合、受光部において光は反射面で４５度の角度に曲げられ、凸レンズの光軸に対し平行な光となった後、凸レンズにて集光される。遮光物が存在する場合は受光量が減少するので、それによって遮光物の存在を検知することができる。
【００１５】
【発明の効果】本発明の光学部品は次のような優れた効果を奏する。
１）点光源から出射された光によって比較的均一な光量分布で広範囲を照射することができる。この光学部品を使用したセンサはエアリア型センサとして検査体の広い範囲を検査可能である。
２）光の反射面の数が少なく界面での反射による損失が少ないため物体検出用のセンサ等として使用した場合高感度での物体の検出が可能になる。

【出願人】	【識別番号】０００００６０３５【氏名又は名称】三菱レイヨン株式会社
【出願日】	平成１０年６月２９日（１９９８．６．２９）
【代理人】
【公開番号】	特開２０００－１１７２１（Ｐ２０００－１１７２１Ａ）
【公開日】	平成１２年１月１４日（２０００．１．１４）
【出願番号】	特願平１０－１８２５９５