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発明の名称 照明装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2002−289016(P2002−289016A)
公開日 平成14年10月4日(2002.10.4)
出願番号 特願2001−86209(P2001−86209)
出願日 平成13年3月23日(2001.3.23)
代理人
発明者 林 淳
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 光源から射出された光を楕円ミラーで集光して、光ファイバ素線群からなる光ファイバライトガイドの入射端面から導入し、該光ファイバライトガイドの出射端面から前記光を射出することにより、所望の部位に光を照射するようにした照明装置において、該光ファイバライトガイドの入射端部に、該端部の光ファイバ素線群の側面を錐形に集合させるための、光源に向かって内側面がテーパ形状である止金を装着したことを特徴とする照明装置。
【請求項2】 該止金のテーパ角が10度〜30度である、請求項1に記載の照明装置。
【請求項3】 光源に向かってクサビ型を呈する介在を、該光ファイバライトガイドの入射端部の光ファイバ素線群の中心部に挿入した、請求項1または2に記載の照明装置。
【請求項4】 該止金の内部で、該光ファイバライトガイドを構成する光ファイバ素線群が2以上のグループに分割され、光源の光量成分が大きい方向に垂直に入射するように、グループ同士が交叉している、請求項1〜3のいずれかに記載の照明装置。
【請求項5】 該止金の内部で、該光ファイバライトガイドを構成する光ファイバ素線群が捩じられている、請求項1〜3のいずれかに記載の照明装置。
【請求項6】 該止金の内部で、該光ファイバライトガイドを構成する光ファイバ素線同志がインターミングル状態にある、請求項1〜3のいずれかに記載の照明装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光源から射出された光を光ファイバライトガイドを通して所望の部位に照射する照明装置に関し、さらに詳しくは特に高照度で均一な照明が要求される画像処理の照明等に利用される照明装置の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の照明装置の例としては、図7に示すように、楕円ミラー(2)で集光されたハロゲンランプ(1)の光をそのまま光ファイバライトガイド(3)の入射端(3a)に導入し、出射出端(3b)へ伝送する方式が知られている。この場合、該ライトガイドの出力光は、該図7の右端のグラフ(あるいは、図4の実線で示されるグラフ)に示すように、中心近傍の照度が周囲と比較して小さくなり、不均一な照度分布になるという問題があった。この問題を解消するため、上記の楕円ミラー(実際には、楕円ミラー付ランプ)の光軸を光ファイバライトガイドの光軸に対して所定角度傾けることによりライトガイドに垂直に入射する成分を増やすことも知られている(実公平4−24709公報参照)。しかし、この方法では、ランプを光ファイバライトガイドに入射端の光軸に対して10°傾けるだけで、光ファイバへの入射角が大きい成分が増加してその成分の損失が大きいため、出力光全体の照度が入射角0°時と比較して25%程度下がってしまうという問題がある。そこで、上記の問題に対応するため、光ファイバライトガイドの平坦な入射端面に半球状レンズを装着した装置が前掲の実公平で提案されている。しかし、この装置では、半球状レンズとして、その外形が光ファイバライトガイドのそれよりも大きいものを採用する必要がある。このため、装置の構造が複雑になるとともに、レンズによる光量の損失および装置全体の寸法が大きくなってしまうという欠点がある。また、ロッドではあるが、円筒(いわゆる中空)状ライトガイドの照射光導入端部を、一点の光源へ向けてテーパ状に絞り込んだ形状としたライトガイドも知られている。(実開平3−81909公報参照)ところが、この考案では、円筒状ライトガイドの環状端部全周に亘っては均一光を得ることはできるものの、複数本の光ファイバ素線からなり且つ口径の大きい円柱(いわゆる中実)状のライトガイドの出射端部全域に亘って均一光を得ることはできない。しかも、筒状ライトガイドの照射光導入端部をテーパ状に絞り込む加工を施す必要があるので、製造上の工数が掛かり、コストアップになるという問題がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の課題は、複数本の光ファイバ素線からなるライトガイドを採用しながらも、構造が簡単で、寸法形状がコンパクトにして尚且つ、高照度の下に均一な照度分布が得られる照明装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、光ファイバライトガイドの入射端部に、光源に向かって内側面がテーパ状を呈する止金を装着するという極めて簡単な構成を採ることにより、出射光の高照度化と均一光化を実現することに想到した。
【0005】かくして、本発明によれば、光源から射出された光を楕円ミラーで集光して、光ファイバ素線群からなる光ファイバライトガイドの入射端面から導入し、該光ファイバライトガイドの出射端面から前記光を射出することにより、所望の部位に光を照射するようにした照明装置において、該光ファイバライトガイドの入射端部に、該端部の光ファイバ素線群の側面を錐形に集合させるための、光源に向かって内側面がテーパ形状である止金を装着したことを特徴とする照明装置が提供される。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の照明装置の側面図である。図1において、(1)は光源(ランプ)、(2)は楕円ミラーで、光源(1)から放射された光を光ファイバライトガイド(3)の入射端部(3a)へ導く機能を有する。そして、(3b)は光ファイバライトガイドの出射端、(4)は光ファイバライトガイド(3)の入射端部(3a)に装着したテーパ状止金である。ここで、光ファイバライトガイド(3)は複数本の光ファイバ素線から構成され、例えば、素線径が0.03〜0.08mmの場合、これら素線を3000本〜8000本程度束ねて構成される。
【0007】本発明において特徴的なことは図1に示すように、光ファイバライトガイド(3)の入射端部(3a)に、光源(1)に向かって内側面がテーパ状を呈する止金(4)(以下“テーパ状止金”と称する)を装着させていることである。こうすることにより、該入射端部(3a)に入射するランプ中心部からの光量が大きい成分が入射端部(3a)に垂直に入射することになる。以下、この理由を詳細に説明する。図7に示した従来の装置において、光源(1)から射出した光の光ファイバライトガイド(3)の入射端部(3a)への照射分布を詳細に見ると、図3(a)に示すように、ある方位の成分の光が偏って分布していることが分かる。これに伴って、入射端部(3a)に入射した光は、入射端部(3a)にて屈折し、光軸(L)に平行でない光の成分の割合が多くなってしまう。そして、この光軸からずれた入射光の角度分布は光ファイバライトガイド(3)内でその出射端(3b)まで維持される。この結果、図7の右端のグラフに示すように、中心部の照度が低くなる、いわゆる、“中抜け”現象が起きる。そこで、図3(b)に示すように、光ファイバライトガイド(3)の入射端部(3a)にテーパ状止金(4)が装着してあると、この部分の光ファイバライトガイドを構成する光ファイバ素線群が集合体として、該テーパ状止金(4)の内側面のテーパ面に沿って円錐形に変形、縮形して光源の中心部の光量が大きい成分に対向した本数が増加する。これにより、光源の中心部の光量が大きい成分が入射端部(3a)に垂直に入射する割合が多くなる。そして、光ファイバライトガイド(3)の入射端部(3a)に入射した光はテーパ状止金(4)の内側面のテーパ面により光軸に平行な方向に進行方向を変えた後、光ファイバライトガイド(3)中を伝わり、光ファイバライトガイド(3)の出射端(3b)まで光軸に対する角度分布は維持される。この結果、図4において、点線で示すように、光ファイバライトガイド(3)の出射端(3b)から出射する中央部分の光量不足が解消され、照度が均一化される。ここで、光ファイバライトガイド(3)の入射端部(3a)にテーパ状止金を装着する手段としては、圧入あるいは、かしめ、あるいは、接着による方法等があるが、その中でも圧入による手段が工数が掛からず好ましい。図2はこれらを例示するもので、図2(a)は内側面が光源に向かってテーパ状を呈する止金(4)を、入射端(3a)に装着し、この部分の光ファイバライトガイドを構成する光ファイバ素線群が集合体として、該止金(4)の内側面のテーパ面に沿って円錐形に変形、縮形した例を示す。また、図2(b)および(c)は、図1の態様に、さらに光源に向かって“クサビ””型の介在(5)を素線群の中心部に挿入・併用した例である。ここに、図2(b)は、中実の介在を採用した例を、そして図2(c)は、長手方向の中心部を中空構造とし一部の素線群をその中に引き通した例を示す。これらの図2の(a)、(b)および(c)の態様を比較したとき、光ファイバ素線群を確実に固定できる点では(b)および(c)の態様がより好ましい。この介在(5)の材質としては、なるべく光学的な影響の少ない材質が好ましく金属、樹脂(プラスチック)、硝子等の素材のなかから適宜選択すればよい。この場合、テーパ状止金のテーパ角Tは重要な因子である。具体的に述べると、コア径0.05mmの光ファイバ素線を8000本束ねた外径5mm程度の光ファイバライトガイドで、光源(ランプ)の大きさが30mm程度の照明装置においては、テーパ角として10度〜30度が好ましく、とりわけ、15度近傍が特に好ましい。また、テーパ状止金のテーパ形状についても、上記の説明では円錐状(直線)の例を示したが、これに留まらず、曲錐状(曲線)あるいは円錐状(直線)円錐状の部分と曲錐状(曲線)とを組み合わせた形状であってもよい。さらに、本発明の別の態様によれば、上述のテーパ状止金、該止金とクサビ型介在との併用と組み合わせて、テーパ状止金を装着する部分の光ファイバ素線群については、特別の考慮をした発明が提供される。図5はその一例を示すもので、図示したように、テーパ状止金内部の光ファイバ素線群を2以上のグループに分割して、光源の光量成分が大きい方向に垂直に入射するよう、グループ同士を交叉させることにより光量を増加させるものである。 この場合のクサビ型介在には、前記の“交叉“が円滑に生じるように特別な中空部が設けられている。すなわち、その外側面は止金の内側面に嵌合し、他方中空部は光源に向かって、つまり図の右方から左方に向かって先ずテーパ状を、そして途中から逆テーパ状を形成している。また、テーパ状止金を単独で使用する場合は、その内部で左右いずれかの方向に光ファイバ素線群を捩じった方がより光量が増加するので好ましい。さらに、図6は、テーパ状止金内部で光ファイバ素線同志をインターミングルして、素線群のランダムな配列状態を惹起することにより、均一光を得る態様を示している。以上の説明では、テーパ状止金や介在の形状についてはその一例について述べたが、本発明の趣旨から逸脱しない限り、それらを変形した各種の態様が採用されることは言うまでもないことである。
【発明の効果】本発明によれば、複数本の光ファイバ素線からなる光ファイバライトガイドの入射端部にテーパ状止金を装着するという、極めて簡単な工夫により、高照度で且つ均一な照度分布を与える照明装置が提供される。




 

 


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