(57)【要約】  電磁放射集光器が提供される。断面積を有する少なくとも１つの入口部を備え、電磁放射を集光および集中し、ターゲットに指向させる集中チャンバーを含む。集光器は、さらに、断面積を有し、電磁放射を受信する入口端部と、集中チャンバーの入口部に隣接した出口端部と、入口端部と出口端部の間に位置する少なくとも１つの反射壁とを備える伝送領域を含む。入口部の断面積は、伝送領域の入口端部の断面積よりも小さい。
2008524546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面積を有する少なくとも１つの入口部を備え、電磁放射を集光および集中し、ターゲットに指向させる集中チャンバーと、
断面積を有し、前記電磁放射を受信する入口端部と、前記集中チャンバーの前記入口部に隣接した出口端部と、前記入口端部と前記出口端部の間に位置する少なくとも１つの反射壁とを備える伝送領域とを含み、
前記入口部の前記断面積が、前記伝送領域の前記入口端部の前記断面積よりも小さいことを特徴とする電磁放射集光器。
【請求項２】
前記集中チャンバーが、互いに平行でない上部と底部とを備える請求項１に記載の電磁放射集光器。
【請求項３】
前記集中チャンバーが、前記集光され集中された電磁放射を、前記上部および底部の広がった端部の方向に指向させる請求項２に記載の電磁放射集光器。
【請求項４】
複数の前記伝送領域を含む請求項１に記載の電磁放射集光器。
【請求項５】
前記複数の伝送領域の前記入口端部が互いに隣接し、前記複数の伝送領域の前記出口端部が互いに隣接している請求項４に記載の電磁放射集光器。
【請求項６】
前記伝送領域が、前記電磁放射を反射する第１の表面と、前記第１の表面に対向する第２の表面から形成される請求項１に記載の電磁放射集光器。
【請求項７】
前記入口端部が、第１の方向に沿った中心軸を有し、前記入口端部の前記断面積が前記第１の方向に対して垂直であり、
前記出口端部が、第２の方向に沿った中心軸を有し、前記出口端部の前記断面積が前記第２の方向に対して垂直であり、
前記入口端部の前記断面積が、前記出口端部の前記断面積よりも大きく、
前記第２の方向が前記第１の方向と平行ではない請求項１に記載の電磁放射集光器。
【請求項８】
前記第２の方向が前記第１の方向に対して実質的に垂直である請求項７に記載の電磁放射集光器。
【請求項９】
前記集中チャンバーの出口端部に隣接し、前記電磁放射を受信するターゲットをさらに含む請求項１に記載の電磁放射集光器。
【請求項１０】
前記伝送領域が中実体の構成要素である請求項１に記載の電磁放射集光器。
【請求項１１】
前記中実体の構成要素の外側の表面が、前記電磁放射を反射する塗膜で覆われる請求項９に記載の電磁放射集光器。
【請求項１２】
前記伝送領域がチューブであり、前記入口端部が前記チューブの開口部であり、前記出口端部が前記チューブの開口部である請求項１に記載の電磁放射集光器。
【請求項１３】
前記チューブの内側の表面および前記チューブの外側の表面のうちの少なくとも１つが、前記チューブ内で前記電磁放射を反射する塗膜で覆われる請求項１２に記載の電磁放射集光器。
【請求項１４】
前記伝送領域が、円形の断面を有する請求項１に記載の電磁放射集光器。
【請求項１５】
前記伝送領域が、長方形の断面を有する請求項１に記載の電磁放射集光器。
【請求項１６】
前記伝送領域が、正方形の断面を有する請求項１に記載の電磁放射集光器。
【請求項１７】
前記伝送領域の前記入口端部が互いにずれて配置される請求項２に記載の電磁放射集光器。
【請求項１８】
前記伝送領域が、前記入口端部から前記出口端部にわたる長さを有し、前記入口端部は最大幅を有し、
前記伝送領域の前記長さが、前記出口端部の前記最大幅よりも２〜１０００倍大きい請求項１に記載の電磁放射集光器。
【請求項１９】
前記伝送領域の前記長さが、前記出口端部の前記最大幅よりも５〜１００倍大きい請求項１８に記載の電磁放射集光器。
【請求項２０】
前記伝送領域の前記長さが、前記出口端部の前記最大幅よりも１０〜５０倍大きい請求項１９に記載の電磁放射集光器。
【請求項２１】
前記集中チャンバーに突出し、前記入口部に隣接し、少なくとも一部の前記電磁放射を前記ターゲットに指向させるフラップをさらに含む請求項１に記載の電磁放射集光器。
【請求項２２】
前記伝送領域の前記反射壁がパラボラ状であり、前記パラボラ状の反射壁の焦点が、前記フラップのうちの１つのフラップ上にある請求項２１に記載の電磁放射集光器。
【請求項２３】
前記伝送領域の少なくとも１つの前記反射壁がパラボラ状であり、前記パラボラ状の反射壁の焦点が、前記集中チャンバーの前記入口部内にある請求項１に記載の電磁放射集光器。
【請求項２４】
電磁放射を伝送領域で伝送し、前記伝送領域が、断面積を有し、前記電磁放射を受信する入口端部と、出口端部と、前記入口端部と前記出口端部の間に位置する少なくとも１つの反射壁とを備える伝送段階と、
前記電磁放射を集中チャンバーに集光および集中し、前記集中チャンバーが、断面積を有し、前記伝送領域の前記出口端部に隣接した少なくとも１つの入口部を備える集光および集中段階と、
前記集光され集中された電磁放射をターゲットに指向させる指向段階とを含み、
前記入口部の前記断面積が、前記伝送領域の前記入口端部の前記断面積よりも小さいことを特徴とする電磁放射集光方法。
【請求項２５】
前記電磁放射が複数の前記伝送領域に受信される請求項２４に記載の電磁放射集光方法。
【請求項２６】
前記伝送領域が中実体からなる請求項２４に記載の電磁放射集光方法。
【請求項２７】
前記伝送領域が管状であり、前記入口端部が開口部であり、前記出口端部が開口部である請求項２４に記載の電磁放射集光方法。
【請求項２８】
前記伝送領域の少なくとも１つの前記反射壁がパラボラ状である請求項２４に記載の電磁放射集光方法。
【請求項２９】
電磁放射を受信し、第１の方向に沿った中心軸を有し、断面積が前記第１の方向に対して垂直である入口端部と、第２の方向に沿った中心軸を有し、断面積が前記第２の方向に対して垂直である出口端部と、前記入口端部と前記出口端部とを接続し、前記入口端部で受信された前記電磁放射を前記出口端部に伝送可能な壁とを備えるテーパー状の構成要素を含み、
前記入口端部の前記断面積が、前記出口端部の前記断面積よりも大きく、
前記第２の方向が前記第１の方向と平行ではないことを特徴とする電磁放射集光器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁放射の集光に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁放射を集光および集中することは良く知られている。電波は一般的にパラボラアンテナを用いることにより集光および集中される。太陽放射はパラボラ状のミラーまたはレンズを用いることにより、集光および集中される。前者の装置には、集光面積に対する高さの比率を比較的高くしなければならないという問題があり、後者には、高価で重く壊れやすいという問題がある。さらに、これら両方のタイプの装置には、正常に動作させるために放射源の追跡を行わなければならないという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、広い面積を含み、高さが低く、放射源の追跡を行う必要がなく、比較的軽く安価に構成される電磁放射集光集中装置を提供することにより、従来技術の欠点の少なくとも幾つかを解決することを目的としたものである。
【０００４】
再生可能エネルギー源からのエネルギーの発生を可能にすることは、差し迫った必要性を有している。太陽エネルギーは利用可能なそのようなエネルギー源の１つである。エネルギーを有用な形態で発生させるために放射エネルギーを集光する従来の装置は、コストが高く、多くの用途に対して有用な十分に高い温度を生成できないという問題を抱えていた。本発明は、従来技術のこれらの欠点を解決するためになされるものであって、広い面積からエネルギーを集めて、小さなターゲット領域に集中させる放射エネルギー集中装置を提供する。本装置は比較的安価に製造でき、軽量な構造であり、高いターゲット温度を生成でき、また、光電池を用いて電気への変換を行う場合には、電池の面積が小さくて済むため、コストを節約できる。
【０００５】
本発明は、比較的広い集光面積を比較的低コストで実現でき、特定の屈折率の物質を必要とせず、軽量な構造で製造でき、放射を１つのターゲット領域に集中することができる装置に関する。
【０００６】
本発明は、従来の集中装置と比較して、より軽量で高さを低くできる。また、本発明は、高い集中係数を有することができる。本発明は、電磁放射の集光および集中を要求するあらゆる用途に適しており、特に太陽放射の集光および集中に関して有用である。太陽放射の場合には、本発明に係る装置は、光電池と共に用いられることによって、流体を温めて、太陽エネルギーを所望の目的に対して利用できる。高周波の場合には、該装置は放射を集光、集束、調整できる。
【０００７】
本装置の一実施例は、入射した電磁放射を集光し集中するために用いられる伝送領域が組み立てられた構造を有する。さらに、該装置を製造する方法が開示される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態は、断面積を有する少なくとも１つの入口部を備え、電磁放射を集光および集中し、ターゲットに指向させる集中チャンバーを含む電磁放射集光器を提供する。集光器は、さらに、断面積を有し、電磁放射を受信する入口端部と、集中チャンバーの入口部に隣接した出口端部と、入口端部と出口端部の間に位置する少なくとも１つの反射壁とを備える伝送領域を含む。入口部の断面積は、伝送領域の入口端部の断面積よりも小さい。
【０００９】
本発明の他の実施形態は、電磁放射を集光する方法を提供する。この方法は、電磁放射を伝送領域で伝送し、伝送領域が、断面積を有し、電磁放射を受信する入口端部と、出口端部と、入口端部と出口端部の間に位置する少なくとも１つの反射壁とを備える伝送段階と、電磁放射を集中チャンバーに集光および集中し、集中チャンバーが、断面積を有し、伝送領域の出口端部に隣接した少なくとも１つの入口部を備える集光および集中段階と、集光され集中された電磁放射をターゲットに指向させる指向段階とを含む。入口部の断面積は、伝送領域の入口端部の断面積よりも小さい。
【００１０】
さらに他の実施形態は、電磁放射を受信し、第１の方向に沿った中心軸を有し、断面積が第１の方向に対して垂直である入口端部と、第２の方向に沿った中心軸を有し、断面積が第２の方向に対して垂直である出口端部と、入口端部と出口端部とを接続し、入口端部で受信された電磁放射を出口端部に伝送可能な壁とを備えるテーパー状の構成要素を含む電磁放射集光器を提供する。入口端部の断面積は、出口端部の断面積よりも大きく、第２の方向は第１の方向と平行ではない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本発明に関する上述の内容および他の特徴や利点は、添付図面に例示する本発明の好ましい実施形態の以下のより詳細な説明によって明らかになる。なお、同じ符号は、同一、機能的に同様、または（および）、構造的に同様の構成要素を示している。
【図１】本発明の第１の実施形態の一実施例を示す。
【図２】本発明の第２の実施形態の一実施例を示す。
【図３】本発明の第３の実施形態の一実施例を示す。
【図４】本発明の第４の実施形態の一実施例を示す。
【図５】本発明の第５の実施形態の一実施例を示す。
【図６】本発明の第６の実施形態の一実施例を示す。
【図７】本発明の第７の実施形態の一実施例を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を用いて説明する。
【００１３】
本発明に係る装置の実施形態は、電磁放射が内部で反射する複数の伝送領域を組み立てたものである。伝送領域は、伝送領域の広い端部に入射する電磁放射の少なくとも幾らかを伝送領域内で伝播させて、伝送領域の狭い端部から入射方向とは異なる方向に出射させるように構成される。伝送領域の広い端部は、集光表面と呼ぶ表面を形成するように組み立てられる。電磁放射は集光表面上に到達し、伝送領域の広い端部に入射する。電磁放射は伝送領域の壁で反射され、伝送領域の狭い端部から出射される。これは、反射面の各反射点における電磁放射の入射角を９０°よりも小さくすることによって達成できる。上述の内容を達成する方法としては、電磁放射の集光表面への入射角が広い範囲の様々な角度をなす場合には、伝送領域の長さを広い端部の幅よりも非常に長くなるように形成することが挙げられる。このことによって、幾つかの実施例では、伝送領域の壁のテーパーの角度が小さくなり、電磁放射の広い範囲にわたる入射角に対する反射角の必要条件が満たされる。広い端部の幅に対する伝送領域の長さは、好ましくは２〜１０００、さらに好ましくは５〜１００であり、特に１０〜５０の範囲の値となることが非常に好ましい。図１は、１つの伝送領域と、電磁放射がこの領域内で取り得る典型的な軌道を示している。
【００１４】
伝送領域は、集光および集中された電磁放射を伝送できる中実体からなっており、電磁放射を反射して伝送領域に戻す壁を有する。本発明の他の実施形態は、伝送領域は空洞から構成されていてもよく、空洞の壁は電磁放射を反射して空洞に戻すことができる。
【００１５】
本発明の１つの実施形態では、複数の伝送領域を組み立てて形成された狭い端部がある領域に集められたものであり、その領域は、組み立てられた伝送領域の広い端部の領域よりも小さい。このような例では、広い端部の領域で集光された電磁放射は、狭い端部の領域に集中される。図２にこの実施形態の一実施例を示す。
【００１６】
本発明の実施形態では、伝送領域の狭い端部は、伝送領域の狭い端部から出射された放射をさらに集中する集中チャンバーに連通している。伝送領域の狭い端部は、集中チャンバーの１つの面に連通しているが、集中チャンバーの面は電磁放射を反射することができる。集中チャンバーの面のうちの少なくとも１つ、好ましくは１つだけが、電磁放射を透過あるいは吸収し、その他の全ての面は電磁放射を反射する。ここで、透過性あるいは吸収性を有する集中チャンバーの面を出口部と呼び、集中された電磁放射は、出口部を介して装置から出射されるか、あるいは吸収されて所望の方式で利用される。１つの実施形態では、電磁放射を利用するターゲットが出口部に配置されている。集中チャンバーに連通している伝送領域の狭い端部は、伝送領域の狭い端部から出射された電磁放射が、直接、あるいは集中チャンバーの反射面で１回以上反射された後に出口部に到達するように構成される。図３はこのような構成の一例を示す、装置の一部の概略断面図である。図３では、装置１００は、広い端部１３０と狭い端部１４０を備える伝送領域１２０を有する。集中チャンバー２００は、入口部２１０と出口部２２０を有する。また、図３は、電磁放射のビームが装置を通り抜ける際の軌道２２の例を示す。他の実施形態では、集中チャンバー２００は、もう一方の端部に追加の出口部２３０を有していてもよく、この場合は、反射されて集中チャンバーの該端部に到達したあらゆる電磁放射もまた利用可能となる。このことは、装置のコストを幾らか上げるが、効率性を上げることができる。
【００１７】
集中チャンバーに入射した電磁放射を出口部に指向させるために、高さの低い装置を提供すると同時に、伝送領域の狭い端部の面に垂直な方向と、集光表面に垂直な方向とを異ならせて、電磁放射を伝送領域内で伝播させることが好ましい。このことを実現するためには、例えば図３に示すように伝送領域を湾曲させるとよい。他の実施形態では、伝送領域の曲率は、その長さに沿ってほぼ等しくなっており、装置の製造可能性を高めるが、このことは装置を機能させるに当たって必須ではない。
【００１８】
本発明の幾つかの実施形態では、伝送領域は、１次元でテーパー状にされており、すなわちテーパー状のスロットの形態を取っている。他の実施形態では、伝送領域は、テーパー状のロッドの形態を取るように２次元でテーパー状にされており、ロッドの任意の位置の断面の形状は、高密度での充填に適した形状となっている。このような形状の例としては、円、正方形、長方形、三角形、その他の多角形などが挙げられる。
【００１９】
伝送領域がテーパー状のロッドの形態を取る場合には、ロッドの曲率を調整し、伝送領域の広い端部の充填密度を高く維持し、伝送領域の組み立ての強度を高めるために、伝送領域は、各伝送領域が隣り合う他の伝送領域に対して相対的にずれるように組み立てられる。本発明の実施形態では、伝送領域の列は、各伝送領域の狭い端部が、該列の直前および直後の列の隣り合う複数の伝送領域の狭い端部の間に位置するように、各列の伝送領域が前方の列からの埋め合わせとなるように組み立てられる。このように伝送領域を組み立てることによって、各伝送領域の狭い端部は湾曲して、各伝送領域の前の列の隣り合う伝送領域の間の空間に入り込む。これによって、伝送領域は、伝送領域の広い端部の充填密度を高く維持しながら、湾曲させられることとなる。
【００２０】
集光表面に入射した電磁放射のうち、伝送領域に入射して、かつ、反射されて戻らない電磁放射の割合が最大となるように、伝送領域の広い端部の充填密度を集光表面において高く維持することが望ましい。
【００２１】
本発明の実施形態においては、伝送領域の断面は円形であり、広い端部は図４に示すように密集した配置で組み立てられている。ここで、図４は、円形の伝送領域の広い端部が互いを埋め合わせるように組み合わせられた列を示す上面図である。この図には、円形の端部の中心の関係を示すために三角形を重ねている。この配置は充填密度を高め、上述したように複数の伝送領域間の空間を湾曲させる。この配置によって、最大の割合であるπ／２√３（約９０％）の入射電磁放射が集光される。本発明の実施形態では、断面が正方形または長方形の伝送領域が用いられる。図５にこの配置の上面図を示す。この形状の伝送領域を用いると、１００％に近い入射電磁放射が伝送領域に入射して集光されるように、伝送領域の広い端部を充填することができる。なお、図５に示した実施形態では、伝送領域の断面をその全長にわたって長方形とすることも可能であるが、このことに限らない。例えば、伝送領域が集光表面では正方形あるいは長方形であり、伝送領域の先端に向かって円形に変化してもよい。
【００２２】
本発明に係る装置は、電磁放射集中装置が先行技術で用いられてきた場合、特に太陽放射や高周波に対して有用である。特に太陽放射の集光および集中に関するこのような使用の例としては、チューブやパイプを介して循環する流体を加熱すること、光電池を用いて直接電気を発生させること、あるいは、水から水素を製造することが挙げられる。なお、本発明は、光電池を用いた電気の生成に適用される際には、本発明の比較的安価な装置を用いて、拡張された領域から光を集光し、比較的高価な光電池の比較的狭い領域上に光を集中させることにより、格別の有用性を発揮する。このことは、電気の発生をより低コストで実現させる。また、光電池付きの集中器を用いることを試みる際には、この装置は従来技術の欠点を浮き彫りにする。従来の装置は、費用と重量の他にも、集中係数が比較的低く（典型的に１０よりも小さい）、光電池が過熱して効率性が低下するという問題を抱えている。本発明は、高い集中係数を有する。例えば、図３に示した実施形態のパネルは、長さの軸に垂直な出口部の長さが２メートルであり、パネルの全幅にわたって２ミリメートルの高さであり、計算された集中係数の値は１０００である。また、図３に示した実施形態では、光電池は出口部に隣接し、かつ、面して配置されるので、光電池のパネルの裏は、従来技術によくあるように屋根などの表面に接触するのではなく、自由空間に配置される。この配置によって、光電池のパネルの裏に、フィン付きヒートシンク、滴り落ちた水が周囲の空気の流れによって蒸発するパッド、あるいは他の冷却装置などの冷却手段を容易に適用することができる。
【００２３】
高周波に対しては、高さの低い集光器および集中器を適用することが非常に望ましい。この場合は、装置は高周波を高周波受信機に集中させる際に用いられる。また、伝送領域の寸法を慎重に選択することによって、該装置は、集光された高周波の周波数を調整して、受信機に容易に受信されるようにするために用いることができる。例えば、該装置は、高周波をより高い周波数に調整して、より小さくかつ簡易な受信機を使用するために用いることができる。
【００２４】
該装置は、あらゆる適切な方法で製造することができる。伝送領域は、光を透過し、ポリマーやガラスなどの物質からなる中実体の構成要素である。これらの中実体の構成要素に関しては、構成要素の壁が反射材料でコーティングされており、反射材料の屈折率は、多くの場合、構成要素の壁で反射される電磁放射の入射角が臨界角を超えて、全反射が起こる値になっている。この実施形態は、製造を容易にするという利点がある一方で、重くなる傾向がある。この実施形態は、既に述べたように、多くの構成要素を製造し、それらを組み立てて配列とすることによって構成される。図３の実施形態の場合には、広い端部は、固定されるかあるいは別の方法でまとめられて、狭い端部は、集中チャンバーの上面を形成する板に載置され、板を貫通するように配置される。
【００２５】
他の実施形態では、伝送領域は、金属またはポリマー材料のモノリシックなブロックから形成される空洞である。これは、やや製造が難しいが、より軽量である。この実施形態を製造する方法は、湾曲した構成要素、例えば銅やニッケルなどの打ち延ばしのできる材料からなるテーパー状の構成要素を組み立てる方法である。組み立て部品は、個々の構成要素のうちの１つ、または構成要素の列のうちの１つであり、各テーパー状の構成要素が「歯」となるように櫛状に形成されたものである。各櫛は、構成要素の列または列の一部を形成し、連続した複数の列からなる櫛の「歯」は図４および図５に示したようにずれて配置される。配列に組み立てられる前に、構成要素はまっすぐであるか、あるいは既に湾曲している。構成要素がまっすぐである場合には、構成要素の狭い端部を組み立てて所望の曲率を簡易に導入する工程を省略できる。組み立て後の構成要素は、枠または他の装置に固定されることにより、その組み立てられた状態を保持される。湾曲した組み立て後の構成要素は、側壁と、もしあれば、上部および（または）底部と併せて、最終的なモノリシック成型品用の鋳型として利用される。組み立てられた空洞の望ましい形状は、あらゆる適用可能な方法で形作ることができる。例えばその方法としては、鋳型にポリマーを注ぎ込んで固めさせること、あるいは、射出成形が挙げられる。この工程では、まず、適切な分離剤で鋳型をコーティングして、成型品から鋳型の構成要素を容易に除去できるようにすることが望ましい。成型品が固まった後に、鋳型の構成要素が除去される。これは、まず、鋳型の側壁、上部および（または）底部から成型品を除去し、次に、組み立て後の構成要素の固定を外し、最も便利かつ実際的な方法で、それらを個別にあるいはまとめて除去することで容易に実行できる。なお、多くの場合、構成要素は空洞から引き出されるときに、幾らかまっすぐにされる必要があるので、テーパー状の構成要素の材料は、打ち延ばしできるものであって、テーパー状の構成要素が引き出される空洞の形状が壊れたり歪んだりせずに、歪取り工程を経るようにすることが望ましい。この工程によって、成型品は、光を導波する湾曲した空洞が密集して組み立てられたものを含むこととなり、空洞の広い端部は全て成型品の１つの面に開口し、空洞の狭い端部は全て成型品の異なる面に開口する。
【００２６】
成型品が、もともと金属、あるいは金属が含まれたポリマーなどの反射材料で形作られたものでない場合は、成型品の外側の面および（または）空洞の壁は反射層でコーティングされるとよい。ポリマー材料の場合には、無電解クロムメッキまたは無電解ニッケルメッキなどの無電解メッキ工程によって、非常に容易にコーティングを実行できる。反射コーティングを保護したい場合には、反射コーティング上にさらに透明なコーティングを施すとよい。成型されコーティングされた成型品は、反射性の内側の底面を有する箱に載置されることによって集光器および集中装置に組み立てられるが、このとき狭い端部が開口する成型品の面は、箱の反射性の底部から離れて配置されている。箱の底部と成型品の下面は、集中チャンバーの上部および底部を形成する。空洞の狭い端部が向かう箱の端部には、出口部として作用する開口部または透過部がある。空洞の広い端部の配列の組み立て品の上には、ガラスあるいは透明なポリマーのシートなどの透過性材料のシートが配置されてもよく、このシートは、掃除を容易にし、埃、ごみ、あるいは水が空洞内に入り込まないようにするための集光表面を形成する。
【００２７】
電磁放射を集光して、集中チャンバーに入射させる他の方法は、集中チャンバーの上部にある一連のスポットまたはスロットに光を集める一連のミラーを用いる方法である。スロットの場合には、好適なミラーの形状は、スロットの面に対してパラボラ状で垂直である。スポットの場合には、ミラーはパラボラアンテナ状であることが好ましい。スロットやスポットは、ミラーの焦線または焦点に位置するように配置されることにより、ミラーによって反射された電磁放射が、集中チャンバーの上部の開口部に実質的に集中される。電磁放射が様々な入射角でミラーに入射してもよいように、ミラーを焦線または焦点に対して回転可能として、光の集束が集中チャンバーの開口部で起こるようにするとよい。制御機構は、ターゲットに入射する電磁放射の量を最大化するように、電磁放射のターゲットからの出力、あるいは、別のセンサーからの出力などの信号を監視して、ミラーを回転させる。
【００２８】
本発明の他の実施形態では、集中チャンバーは、集中チャンバーの下面が集中チャンバーのターゲットのない端部からターゲットのある端部にかけて傾斜するように設計されている。ここで、ターゲットのある端部はターゲットのない端部よりも高くなっている。これによって、電磁放射がターゲットに当たる前に、集中チャンバー内で反射される回数が最小化される。
【００２９】
他の実施形態では、集中チャンバーの上部の開口部は、開口部のターゲットから最も遠い側の端に、集中チャンバー内に垂れ下がったフラップが取り付けられるように設計されている。このフラップは、集中チャンバーに入射した電磁放射をより浅い角度に偏向させて、集中チャンバー内で反射される回数を減らしてターゲットに当たるように作用し、また、集中チャンバーに入射した光が集中チャンバーの上部の他の開口部を介して漏れないように作用する。集中チャンバーの上部の開口部は、中実体の構成要素中の隙間、あるいは、一体の中実体の構成要素のうち電磁放射に対して透明な領域からなっている。なお、一体の中実体の構成要素の他の領域は電磁放射を反射する。例えば、集中チャンバーの上部は、集中チャンバーの開口部が形成される領域を除いて選択的にコーティングされたガラスまたはポリマーのシートからなっていてもよい。この実施形態では、フラップは、集中チャンバーに突き出ているフラップであってもよく、あるいは、集中チャンバーの上部の膨らみ部分の裏面として形成されるものであってもよい。ここで、膨らみ部分の裏面は、コーティング、あるいは他の方法で反射性を有するようになされており、（集中チャンバーのターゲットのある端部により近い）前面は電磁放射を透過させる。
【００３０】
図６は、これらの実施形態を示す概略断面図である。この例では、装置３００は、集束ミラー３１０と、電磁放射が集束されるスロットまたはスポット３２０と、スロットまたはスポット３２０の後端に位置するフラップ３４０と、電磁放射のターゲット３５０と、電磁放射をターゲット３５０に指向させるように作用する集中チャンバー３３０の傾斜下面３６０とを含む。電磁放射が様々な入射角で集束ミラー３１０に入射してもよいように、集束ミラー３１０は焦線または焦点に対して回転可能となっていてもよい。あるいは、電磁放射が集束ミラー３１０に一定の入射角で入射するように、装置全体が回転可能であってもよい。また、装置全体の回転と個々の集束ミラー３１０の回転とを組み合わせてもよい。
【００３１】
図６に示した実施形態では、ミラーの底部が集中チャンバーの上部と衝突すると、パラボラ状のミラーの半時計回りの方向（図６に示しているように）への回転が制限される。この制限によって、パラボラ状のミラーに入射する光の入射角の範囲が制限される。つまり、ある配置では、ミラーの上部の平面の法線よりも大きなある角度の光は、ミラーの凹面形のパラボラ状の表面と交わることができないため、集中チャンバーの入口点に集束されない。この制限を解決、あるいは、少なくとも改善するためには、ミラー構造の裏面が、その背後にあるパラボラ状のミラーの凹面形の表面の法線よりも大きな角度で入射する光を、集中チャンバーの入口点に集束される角度で反射するように形成されるとよい。この実施形態では、裏面は、少なくとも法線よりも大きな角度の光が入射する部分において、平らなミラーであることが好ましい。つまり、ミラー構造の反射裏面の該部分は、光の入射角に対してある一定の角度をなす。ミラー構造は（図６に示すように）時計回りの方向に回転されることにより、法線よりも大きな様々な角度で入射する光は、いったん上述のミラー構造の凹面形のパラボラ状の表面で反射されると、集中チャンバーの入口点に集束されるようになる。他の実施形態では、この制限を改善するためにパラボラ状のミラーは密集して配置され、各チャンネルの入口領域の断面積がやや減少する。これによって、パラボラ状のミラーの底部を上昇させることができるため、パラボラ状のミラーの底部と集中チャンバーの上部との間の隙間が増加するが、入口領域を介して伝送領域に入射する全ての電磁放射は、パラボラ状のミラーの凹面形の表面に確実に入射する。パラボラ状のミラーの底部と集中チャンバーの上部との間の隙間が増加したことによって、ミラーは（図５および図６に示すように）時計回りの方向にさらに回転されて、より広い範囲の角度で伝送領域の入口に入射する電磁放射が伝送領域の出口に向かうこととなる。
【００３２】
図７は、図６に示した実施例の変形例を示す概略断面図である。この変形例では、スロットまたはスポット３２０に隣接した裏側を有する集束ミラー３１０は、（光線４００として示しているように）電磁放射を反射して集束ミラー３１０の１つに入射させる反射裏面３７０を備える。反射裏面３７０は、最終的にスロットまたはスポット３２０に到達する電磁放射の量を増加させる。同様に、集中チャンバー３３０の上部の外側の表面は、電磁放射を反射して反射裏面３７０および集束ミラー３１０（反射裏面３７０または集束ミラー３１０）に入射させて、さらに多くの電磁放射を捕らえられるように形成される。
【００３３】
本発明は、上述の好ましい実施形態に限定されるものではない。この開示に基づいて、当業者が本発明の主旨および範囲から逸脱することなしに変更および修正を行うことができることは明らかである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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