JPH03186801A - 赤外線式検知装置用集光レンズ - Google Patents
赤外線式検知装置用集光レンズInfo
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- JPH03186801A JPH03186801A JP32637289A JP32637289A JPH03186801A JP H03186801 A JPH03186801 A JP H03186801A JP 32637289 A JP32637289 A JP 32637289A JP 32637289 A JP32637289 A JP 32637289A JP H03186801 A JPH03186801 A JP H03186801A
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- Japan
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- plane
- hyperboloid
- lens
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- 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
- G02B19/0033—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use
- G02B19/009—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with infrared radiation
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Optics & Photonics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (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
赤外線式検知装置では、一般に集光レンズの焦点面全面
に赤外線検知素子を配置するのではなく、集光レンズの
焦点位置に赤外線検知素子を配設することから、赤外線
検知素子によって検出される赤外線は集光レンズの光軸
と平行に入射するものだけであり、光軸に対して角度を
もった斜め入射光は焦点位置に集光しないために、検知
領域を広げるには、異なる方向に光軸を備える複数の集
光レンズを組み合わせることになる。この時、各集光レ
ンズとして、その焦点位置が一致するようにした場合に
は、レンズ全体が半球状となり、曲率が小さくなって製
作が困難となることから、通常、集光レンズにある方向
から斜め入射した光線が赤外線検知素子が配された位置
に焦点を結ぶようにすることで、レンズ全体の曲率を大
きくとることができるようにしている。−例を第７図に
示す。 各集光レンズｌはフレネルレンズとして形成されて、こ
れらが組み合わされている。
に赤外線検知素子を配置するのではなく、集光レンズの
焦点位置に赤外線検知素子を配設することから、赤外線
検知素子によって検出される赤外線は集光レンズの光軸
と平行に入射するものだけであり、光軸に対して角度を
もった斜め入射光は焦点位置に集光しないために、検知
領域を広げるには、異なる方向に光軸を備える複数の集
光レンズを組み合わせることになる。この時、各集光レ
ンズとして、その焦点位置が一致するようにした場合に
は、レンズ全体が半球状となり、曲率が小さくなって製
作が困難となることから、通常、集光レンズにある方向
から斜め入射した光線が赤外線検知素子が配された位置
に焦点を結ぶようにすることで、レンズ全体の曲率を大
きくとることができるようにしている。−例を第７図に
示す。 各集光レンズｌはフレネルレンズとして形成されて、こ
れらが組み合わされている。
ところが、上述のように光軸に対して角度をもった斜め
入射光を利用する場合には、集光レンズがもつ収差によ
る「ぼけ」の問題点がつきまとう。 これはフレネルレンズを用いた場合には、特に顕著とな
ってしまうものであり、そして「ぼけ」によって検知ビ
ームが所定の大きさ以上に広がった場合、赤外線検出素
子に入射する赤外線量が低下するために、感度の低下を
招くほか、耐環境性及び耐外乱性の向上のために赤外線
検知素子として２個のエレメントによる差動出力を用い
るツイン素子が使用されている場合には、２個のエレメ
ントにより生じる２検知ビームに重なり合う部分で出力
が打ち消し合ってしまうために、感度の低下が更に顕著
にあられれることになる。 この点を嫌って集光用光学系として放物面ミラーを組み
合わせた多分割ミラーを用いたものがあるが、この場合
、「ぼけ」による影響は小さく、また反射率が通常９０
％以上であるために効率良く集光することができるもの
の、光学系が大きくなってしまうという問題を有してい
る。 本発明はこのような点に鑑み為されたものであり、その
目的とするところは小型で集光効率に優れた赤外線式検
知装置用集光レンズを提供するにある。
入射光を利用する場合には、集光レンズがもつ収差によ
る「ぼけ」の問題点がつきまとう。 これはフレネルレンズを用いた場合には、特に顕著とな
ってしまうものであり、そして「ぼけ」によって検知ビ
ームが所定の大きさ以上に広がった場合、赤外線検出素
子に入射する赤外線量が低下するために、感度の低下を
招くほか、耐環境性及び耐外乱性の向上のために赤外線
検知素子として２個のエレメントによる差動出力を用い
るツイン素子が使用されている場合には、２個のエレメ
ントにより生じる２検知ビームに重なり合う部分で出力
が打ち消し合ってしまうために、感度の低下が更に顕著
にあられれることになる。 この点を嫌って集光用光学系として放物面ミラーを組み
合わせた多分割ミラーを用いたものがあるが、この場合
、「ぼけ」による影響は小さく、また反射率が通常９０
％以上であるために効率良く集光することができるもの
の、光学系が大きくなってしまうという問題を有してい
る。 本発明はこのような点に鑑み為されたものであり、その
目的とするところは小型で集光効率に優れた赤外線式検
知装置用集光レンズを提供するにある。
しかして本発明は、第一面が平面、第二面が双曲面であ
り、第二面の双曲面の回転軸が第一面の平面に対して斜
交していることに特徴を有している。 ［作用］ 本発明によれば、双曲面の回転軸と平面とがなす角度に
応じて、焦点に無収差で集光する平行光と平面の法線方
向との間に角度を持たせることができるために、必要と
する方向にレンズを向けなくとも、この方向からの赤外
線の集光を効率よく行うことができる。 すなわち、第６図は第一面が平面１０、第二面が双曲面
２０として形成されているとともに、双曲面２０の回転
軸Ｃが第一面の平面１０の法ＩＩＨ方向と一致している
通常の無収差単レンズであり、光軸（この場合、双曲面
の回転軸及び平面の法線と一致）と平行な入射光は無収
差で焦点Ｆに集光される。このような双曲面２０を有す
る集光レンズ１において、第５図に示すように、第一面
の平面１０の法線Ｈと第二面の双曲面２０の回転軸Ｃと
が角度θをなすように第一面の平面１０を傾けると、回
転軸Ｃに対しである角度δで入射して集光レンズｌ内で
双曲面の回転軸Ｃと平行となる光線が焦点Ｆに無収差で
集光することになる。尚、ここにおける角度δは、集光
レンズ１の屈折率をＮとする時、スネルの法則 ｓｉｎ （θ＋δ） ＝Ｎｓ ｉ ｎθを満足する角度
である。 第１図は第一面の平面１０を基準に考えた場合を示して
おり、第一面の平面１０の法線Ｈに対して角度〈θ＋δ
）で入射する平行光が無収差で焦点Ｆに集光する。 角度θを大きくすれば、焦点Ｆに無収差で集光する平行
光が第一面の平面１０の法線Ｈとなす角度（θ＋δ）も
大きくなるものであり、そしである検知領域を設定する
にあたり、第一面の平面１０をその検知領域に向けなく
とも、検知領域から出る赤外線を集光レンズ１は無収差
で焦点Ｆ位置に置かれる赤外線検知素子に集光させるこ
とができるものである。 ［実施例］ 以下本発明を図示の実施例に基づいて詳述すると、第２
図は第一面の平面１０の法線Ｈと、第二面の双曲面２０
の回転軸Ｃとがなす角度θが２４８４２’ 、屈折率が
１．５３、焦点距離を１４゜５０、最大肉厚０．８ｉｎ
＋の集光レンズ１を示している。この場合、焦点Ｆに無
収差で集光する平行光が第一面の平面１０の法線Ｈとな
す角度は４００となる。 ところで、この種のレンズ素材として一般に用いられる
ポリエチレンは、安価で加工性が良いものの、厚みが増
えると吸収のために透過率が低くなるので、集光レンズ
１の厚みをできるだけ薄くする必要があるが、これは第
３図に示すように、フレネルレンズとすることで、レン
ズ面積を小さくすることなく、薄型化を図ることができ
る。 第二面の双曲面２０が中央部の第１輪体２１とこれを取
り囲む第２輪体２２、第２輪体２２を更に取り囲む第３
輪体２３からなるこの集光レンズ１では、各輪体２１，
２２．２３における回転軸が同じで且つ回転軸との交点
における曲率半径が少しずつ異なっている各双曲面を、
夫々最大肉厚が０．８■、最小肉厚が０．３ｘｗとなる
ようにして、第一面の平面１０の法線Ｈ方向に重ね合わ
せている。このために、各輪体２１．２２．２３は楕円
形となっている。 そして、第４図は、第一面の平面１０の法線Ｈと、焦点
Ｆに無収差で集光する平行光線とのなす角度がα、であ
る４つの７レネルタイブの集光レンズ１を環状に並べる
とともに、これらの外周に上記角度がα２（α２〉α１
）である８つのフレネルタイプの集光レンズ１を環状に
並べてフラット型多分割レンズを構成した場合を示して
いる。尚、各集光レンズ■の焦点Ｆが同一位置であり且
つこの位置に赤外線検知素子３を配していることはもち
ろんである。 【発明の効果］ 以上のように本発明においては、双曲面の回転軸と平面
とがなす角度に応じて、焦点に無収差で集光する平行光
と平面の法線方向との間に角度を持たせることができる
ために、必要とする方向にレンズを向けなくとも、この
方向からの赤外線の集光を効率よく行うことができるも
のであり、小型で集光効率に優れたものとすることがで
きる。
り、第二面の双曲面の回転軸が第一面の平面に対して斜
交していることに特徴を有している。 ［作用］ 本発明によれば、双曲面の回転軸と平面とがなす角度に
応じて、焦点に無収差で集光する平行光と平面の法線方
向との間に角度を持たせることができるために、必要と
する方向にレンズを向けなくとも、この方向からの赤外
線の集光を効率よく行うことができる。 すなわち、第６図は第一面が平面１０、第二面が双曲面
２０として形成されているとともに、双曲面２０の回転
軸Ｃが第一面の平面１０の法ＩＩＨ方向と一致している
通常の無収差単レンズであり、光軸（この場合、双曲面
の回転軸及び平面の法線と一致）と平行な入射光は無収
差で焦点Ｆに集光される。このような双曲面２０を有す
る集光レンズ１において、第５図に示すように、第一面
の平面１０の法線Ｈと第二面の双曲面２０の回転軸Ｃと
が角度θをなすように第一面の平面１０を傾けると、回
転軸Ｃに対しである角度δで入射して集光レンズｌ内で
双曲面の回転軸Ｃと平行となる光線が焦点Ｆに無収差で
集光することになる。尚、ここにおける角度δは、集光
レンズ１の屈折率をＮとする時、スネルの法則 ｓｉｎ （θ＋δ） ＝Ｎｓ ｉ ｎθを満足する角度
である。 第１図は第一面の平面１０を基準に考えた場合を示して
おり、第一面の平面１０の法線Ｈに対して角度〈θ＋δ
）で入射する平行光が無収差で焦点Ｆに集光する。 角度θを大きくすれば、焦点Ｆに無収差で集光する平行
光が第一面の平面１０の法線Ｈとなす角度（θ＋δ）も
大きくなるものであり、そしである検知領域を設定する
にあたり、第一面の平面１０をその検知領域に向けなく
とも、検知領域から出る赤外線を集光レンズ１は無収差
で焦点Ｆ位置に置かれる赤外線検知素子に集光させるこ
とができるものである。 ［実施例］ 以下本発明を図示の実施例に基づいて詳述すると、第２
図は第一面の平面１０の法線Ｈと、第二面の双曲面２０
の回転軸Ｃとがなす角度θが２４８４２’ 、屈折率が
１．５３、焦点距離を１４゜５０、最大肉厚０．８ｉｎ
＋の集光レンズ１を示している。この場合、焦点Ｆに無
収差で集光する平行光が第一面の平面１０の法線Ｈとな
す角度は４００となる。 ところで、この種のレンズ素材として一般に用いられる
ポリエチレンは、安価で加工性が良いものの、厚みが増
えると吸収のために透過率が低くなるので、集光レンズ
１の厚みをできるだけ薄くする必要があるが、これは第
３図に示すように、フレネルレンズとすることで、レン
ズ面積を小さくすることなく、薄型化を図ることができ
る。 第二面の双曲面２０が中央部の第１輪体２１とこれを取
り囲む第２輪体２２、第２輪体２２を更に取り囲む第３
輪体２３からなるこの集光レンズ１では、各輪体２１，
２２．２３における回転軸が同じで且つ回転軸との交点
における曲率半径が少しずつ異なっている各双曲面を、
夫々最大肉厚が０．８■、最小肉厚が０．３ｘｗとなる
ようにして、第一面の平面１０の法線Ｈ方向に重ね合わ
せている。このために、各輪体２１．２２．２３は楕円
形となっている。 そして、第４図は、第一面の平面１０の法線Ｈと、焦点
Ｆに無収差で集光する平行光線とのなす角度がα、であ
る４つの７レネルタイブの集光レンズ１を環状に並べる
とともに、これらの外周に上記角度がα２（α２〉α１
）である８つのフレネルタイプの集光レンズ１を環状に
並べてフラット型多分割レンズを構成した場合を示して
いる。尚、各集光レンズ■の焦点Ｆが同一位置であり且
つこの位置に赤外線検知素子３を配していることはもち
ろんである。 【発明の効果］ 以上のように本発明においては、双曲面の回転軸と平面
とがなす角度に応じて、焦点に無収差で集光する平行光
と平面の法線方向との間に角度を持たせることができる
ために、必要とする方向にレンズを向けなくとも、この
方向からの赤外線の集光を効率よく行うことができるも
のであり、小型で集光効率に優れたものとすることがで
きる。
第１図は本発明に係る集光レンズの断面図、第２図は一
実施例の断面図、第３図（ａ） （ｂ）はフレネルタイ
プとした場合の正面図と断面図、第４図（ａ）（ｂ）は
多分割レンズとした場合の正面図と側面図、第５図は本
発明を説明する断面図、第６図は通常の双曲面レンズの
断面図、第７図は従来例の斜視図であって、１は集光レ
ンズ、１０は平面、２０は双曲面、Ｈは平面の法線、Ｃ
は双曲面の回転軸を示す。
実施例の断面図、第３図（ａ） （ｂ）はフレネルタイ
プとした場合の正面図と断面図、第４図（ａ）（ｂ）は
多分割レンズとした場合の正面図と側面図、第５図は本
発明を説明する断面図、第６図は通常の双曲面レンズの
断面図、第７図は従来例の斜視図であって、１は集光レ
ンズ、１０は平面、２０は双曲面、Ｈは平面の法線、Ｃ
は双曲面の回転軸を示す。
Claims (1)
- （１）第一面が平面、第二面が双曲面であり、第二面の
双曲面の回転軸が第一面の平面に対して斜交しているこ
とを特徴とする赤外線式検知装置用集光レンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1326372A JPH0734041B2 (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | 赤外線式検知装置用集光レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1326372A JPH0734041B2 (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | 赤外線式検知装置用集光レンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03186801A true JPH03186801A (ja) | 1991-08-14 |
| JPH0734041B2 JPH0734041B2 (ja) | 1995-04-12 |
Family
ID=18187065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1326372A Expired - Lifetime JPH0734041B2 (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | 赤外線式検知装置用集光レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0734041B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5666221A (en) * | 1992-07-20 | 1997-09-09 | Hughes Electronics | Binary optic imaging system |
| WO2012118108A1 (ja) * | 2011-03-01 | 2012-09-07 | パナソニック株式会社 | 集光レンズおよび多分割レンズ |
| KR101596316B1 (ko) * | 2015-02-03 | 2016-02-22 | 몰렉스 엘엘씨 | 전자기기용 카드 트레이 및 이를 이용한 트레이 캐리어 조립체 |
| JP2025066125A (ja) * | 2020-09-25 | 2025-04-22 | キヤノン株式会社 | 発光装置、表示装置、電子機器、照明装置、移動体 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6281615A (ja) * | 1985-10-07 | 1987-04-15 | Oki Electric Ind Co Ltd | 光結合用レンズ |
| JPS62100723A (ja) * | 1985-10-28 | 1987-05-11 | Tokyo Denshi Kogyo Kk | 管内検査用テレビカメラ装置 |
| JPS62134603A (ja) * | 1985-12-06 | 1987-06-17 | Omron Tateisi Electronics Co | 光電スイツチ |
-
1989
- 1989-12-15 JP JP1326372A patent/JPH0734041B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6281615A (ja) * | 1985-10-07 | 1987-04-15 | Oki Electric Ind Co Ltd | 光結合用レンズ |
| JPS62100723A (ja) * | 1985-10-28 | 1987-05-11 | Tokyo Denshi Kogyo Kk | 管内検査用テレビカメラ装置 |
| JPS62134603A (ja) * | 1985-12-06 | 1987-06-17 | Omron Tateisi Electronics Co | 光電スイツチ |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5666221A (en) * | 1992-07-20 | 1997-09-09 | Hughes Electronics | Binary optic imaging system |
| WO2012118108A1 (ja) * | 2011-03-01 | 2012-09-07 | パナソニック株式会社 | 集光レンズおよび多分割レンズ |
| CN103229076A (zh) * | 2011-03-01 | 2013-07-31 | 松下电器产业株式会社 | 聚光透镜和多分割透镜 |
| US8810928B2 (en) | 2011-03-01 | 2014-08-19 | Panasonic Corporation | Collecting lens and multi-segment lens |
| CN103229076B (zh) * | 2011-03-01 | 2015-08-19 | 松下电器产业株式会社 | 聚光透镜和多分割透镜 |
| KR101596316B1 (ko) * | 2015-02-03 | 2016-02-22 | 몰렉스 엘엘씨 | 전자기기용 카드 트레이 및 이를 이용한 트레이 캐리어 조립체 |
| JP2025066125A (ja) * | 2020-09-25 | 2025-04-22 | キヤノン株式会社 | 発光装置、表示装置、電子機器、照明装置、移動体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0734041B2 (ja) | 1995-04-12 |
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Legal Events
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