[發明專利]圓錐曲面共焦點二次反射光強度縮放法體系及其裝置

無效

• 申請號: 201110261391.9
• 申請日: 2011-09-05
• 公開（公告）號: CN102981257A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 楊歡
• 申請（專利權）人: 楊歡
• 主分類號: G02B19/00
• 分類號: G02B19/00;G02B7/182;G02B5/10
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種改變光線強度的方法體系及其實現裝置，特別是一種通過一組共對稱軸共焦點的圓錐曲面二次反射實現光強度增加或減弱的方法體系及其一般實現裝置。

背景技術

圓錐曲線包括拋物線、雙曲線、橢圓，而拋物線、雙曲線、橢圓都有各自的特征性光學性質。拋物線的光學性質：與對稱軸平行的光線經旋轉拋物面(拋物線繞軸旋轉一周生成的曲面)反射后，都通過焦點；反之，從焦點發出的光線經旋轉拋物面反射后，變成平行光線。雙曲線的光學性質：從雙曲線的一個焦點發出的光線經旋轉雙曲面(雙曲線繞其實軸旋轉一周生成的旋轉曲面)反射后，光線散開，就好像是從另一個焦點發出的一樣。橢圓的光學性質：從橢圓的一個焦點發出的光線經旋轉橢圓面(橢圓繞其長軸旋轉一周生成的旋轉曲面)反射后，都通過另一個焦點。

由于光路可逆的性質，用于光線匯聚增強的技術方案同樣可以用作光強度減弱。

在當前較多采用的組合光線匯聚技術中：平面反射法多采用多片平面鏡反射得到匯集光線，其匯聚比較小；光學透鏡法其受制于部件尺寸，不宜用于較大面積的光線匯聚；曲面反射法雖已涉及共焦點的圓錐曲面二次反射，但多采用的是兩個拋物線共焦點組合的二次反射，如專利CN101726843A、CN102062937A、CN201917709U，形式單一，不足以形成較完整的圓錐曲面共焦點二次反射光強度縮放方法體系，無法供各種特殊用途挑選運用方案。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述問題和不足而提供一個較完整的圓錐曲面共對稱軸共焦點二次反射光強度縮放法體系及其一般實現裝置。

本發明解決其技術問題采用的技術方案是：圓錐曲面共焦點二次反射光強度縮放法體系，所謂“縮”即光強度增加，所謂“放”即光強度減弱，所謂“體系”是圓錐曲線間的兩兩共對稱軸共焦點組合形成的多種具有特殊二次反射光學性質的圓錐曲面對的總和。由于光路可逆的性質，同一裝置可實現光強度的縮放，現以光強度增加進行說明。

圓錐曲面共焦點二次反射光強度增加法，該方法為圓錐曲線間的兩兩共焦點組合形成的多種具有特殊二次反射光學性質的圓錐曲面對，圓錐曲面對包括一個大圓錐曲面和一個小圓錐曲面，大小圓錐曲面通過共對稱軸共焦點的方式組合在一起，大圓錐曲面底部有開口或預留空間，供匯聚光線射出。大圓錐曲面底部的開口或預留空間，包括所有供匯聚光射出或射入措施所需的空間，比如導出匯聚光的開口、反射通道、光纖或安裝其他受光裝置所需的空間。當某種特殊光線(如平行光線)射向大圓錐曲面，光線經大圓錐曲面反射，由圓錐曲線的特征性光學性質知反射光線必射向大曲面焦點。由于共對稱軸共焦點，經大圓錐曲面反射的光線射向小圓錐曲面發生反射時，遵守小圓錐曲面的特征性光學性質而發生光線匯聚，使光強度增加，經大圓錐曲面底部開口或預留空間射出，供使用。光線匯聚包括光束的平行匯聚使光密度增加和光束的相交匯聚于某一點。

在各種共焦點組合中，可得到如下多種適于開發利用的組合方案，即圓錐曲面共焦點二次反射光強度縮放法體系，按照大圓錐曲面～小圓錐曲面「開口方向形式」的組合順序：拋物線～拋物線「開口方向一致和相反皆可」，拋物線～雙曲線「開口方向一致」，拋物線～橢圓「開口方向相反」，雙曲線～雙曲線「開口方向一致」，雙曲線～拋物線「開口方向一致和相反皆可」，雙曲線～橢圓「開口方向相反」，橢圓～拋物線「開口方向一致和相反皆可」，橢圓～橢圓「開口方向相反」，橢圓～雙曲線「開口方向一致」。其中，當平行光線射向大圓錐曲面將產生平行匯聚光線的是拋物線～拋物線組合；產生相交匯聚光線的是拋物線～雙曲線、拋物線～橢圓組合。拋物線～拋物線，拋物線～雙曲線，拋物線～橢圓組合皆適用于光線的縮放；雙曲線～拋物線、雙曲線～雙曲線、雙曲線～橢圓組合更適用于光線的發散情況；橢圓～拋物線組合適用于入射光線由橢圓另一焦點發出，經組合反射產生平行匯聚光線的情況；橢圓～橢圓組合適用于入射光線由大橢圓另一焦點發出，經組合反射再次匯聚于小橢圓另一焦點的情況；橢圓～雙曲線組合適用于入射光線由橢圓另一焦點發出，經組合反射再次匯聚于雙曲線另一焦點的情況。完整的圓錐曲面組合與不完整的圓錐曲面組合(如含有二分之一圓錐曲面的共焦點組合)有相似的光線匯聚情況，都遵守該圓錐曲面組合的光學特性。