JP2000306408A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光源から発する光を効率よく多数本の光ファイ
バに導くことができる照明装置を提供する。 【解決手段】光源２と、この光源２を第１の焦点とする
回転楕円面の３以上の反射板１Ａ〜１Ｄからなりこれら
の反射板１Ａ〜１Ｄにより光源２の回りを包囲するとと
もに回転楕円面の各反射板１Ａ〜１Ｄの第２の焦点を他
の反射板１Ａ〜１Ｄの表面またはその近傍とした反射板
１Ａ〜１Ｄ群と、反射板１Ａ〜１Ｄ群の第２の焦点に入
射端が配置された光ファイバとを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光ファイバ用集
光光源装置などに適用される、一つの光源から複数の光
ファイバに光を導くようにした、照明装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】両端に対向して光ファイバを取付けたケ
ース内に光源を配置し、ケース内に対向的に設けた複数
の環状反射面で光源の光を光ファイバに導き、１つの光
源で二つの照明源が得られるファイバ光源装置がある
（例えば特開平5-264873号) 。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この光ファイ
バ光源装置は、短所として以下のことが上げられる。す
なわち、光源が点光源のときでも、反射鏡の段差部にお
いて一部その反射光が遮られるため、その分集光効率が
低下する。実際の光源では発光部に長さをもつためロス
はさらに大きくなり、集光効率はさらに低下する。ケー
スの形状が複雑であるため、製造コストが高い。光伝達
方向が２方向に限定される。ロスが大きく器具温度上昇
が大きい。反射板の段差のところにごみがたまりやす
く、集光効率の低下の一要因となる。

【０００４】したがって、この発明の目的は、光源から
発する光を効率よく多数本の光ファイバに導くことがで
きる照明装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の照明装置
は、光源と、この光源を第１の焦点とする回転楕円面の
３以上の反射板からなりこれらの反射板により前記光源
の回りを包囲するとともに前記回転楕円面の各反射板の
第２の焦点を他の前記反射板の表面またはその近傍とし
た反射板群と、前記反射板群の前記第２の焦点に入射端
が配置された光ファイバとを備えたものである。

【０００６】請求項１記載の照明装置によれば、一つの
光源で任意の多数本かつ多方向の光ファイバに光を分割
集光できる。また複数の反射板からなり、個々の反射板
を単純な形状にすることができる。このため、小型化で
き、かつ取扱いが容易で製造が容易になり製造コストを
低くでき、またごみがたまりにくくできる。さらにロス
を少なくかつ形状精度を高くできるので集光効率を高く
でき、反射板のサイズを調整すれば光ファイバへ入射さ
せる光量を容易に制御できる。

【０００７】請求項２記載の照明装置は、請求項１にお
いて、前記反射板が正Ｎ面体の各面を構成するものであ
る。

【０００８】請求項２記載の照明装置によれば、請求項
１と同様な効果のほか、反射板の形状は全て等しくでき
るため、反射板を作製する際のコストが非常に安くな
り、またある方向に偏らず均等に４方向に光を伝送する
ことができる。

【０００９】請求項３記載の照明装置は、請求項２にお
いて、前記反射板を６面としたものである。

【００１０】請求項３記載の照明装置によれば、請求項
２と同様な効果のほか、光ファイバ１本当たりロスなく
より多くの光束を集光できる。

【００１１】請求項４記載の照明装置は、請求項１にお
いて、前記反射板の前記第１の焦点および前記第２の焦
点が同一の平面上にあり、前記反射板は前記平面に垂直
な直線の周囲に円環状に配置されたものである。

【００１２】請求項４記載の照明装置によれば、請求項
１と同様な効果のほか、通気孔が形成しやすく温度上昇
を防止しやすい。

【００１３】請求項５記載の照明装置は、請求項４にお
いて、前記光源の発光部が一方向に長いものであり、そ
の長手方向を前記直線と一致したものである。

【００１４】請求項５記載の照明装置によれば、請求項
４と同様な効果のほか、一方向に長い光源の集光効率を
最大にできる。

【００１５】

【発明の実施の形態】この発明の第１の実施の形態を図
１から図４により説明する。すなわち、この照明装置
は、光源２と、反射板１Ａ〜１Ｄ群と、光ファイバ３Ａ
〜３Ｄとを有する。矢印は光線であり、破線は各反射板
１Ａ〜１Ｄの回転軸を示す。

【００１６】光源１は、通常の発光源となるランプを用
いている。

【００１７】３以上の複数、例えば４枚の反射板１Ａ〜
１Ｄは、それぞれ回転楕円面をもつ反射板からなり各第
１の焦点が光源１に位置し、これらの反射板１Ａ〜１Ｄ
で光源１の回りを包囲するとともに、各反射板の第２の
焦点を他の反射板の表面またはその近傍に位置してい
る。

【００１８】４本の光ファイバ３Ａ〜３Ｄは、反射板群
の第２の焦点に入射端が配置されている。光ファイバ３
Ａ〜３Ｄはそれぞれ光ファイバ３Ａ〜３Ｄに対向する反
射板１Ａ〜１Ｄの第２の焦点に光ファイバ入射端が位置
するように配置されており、反射板１Ａ〜１Ｄの表面も
しくは反射板近傍になるように設計している。反射板１
Ａ〜１Ｄの第２の焦点の付近に光ファイバ３Ａ〜３Ｄを
取付けるための穴（図示せず）を開けてある。ファイバ
固定具５は光ファイバ３Ａ〜３Ｄを反射板１Ａ〜１Ｄに
固定するものであり、図２に示すように光ファイバ３Ａ
〜３Ｄの入射端を挿入する筒部５ａとこの筒部５ａの端
部に設けられたフランジ５ｂとを有する。筒部５ａに留
めねじ６ａを螺合して筒部５ａに挿入された光ファイバ
３Ａ〜３Ｄを先端で固定し、フランジ５ｂに複数の留め
ねじ６ｂを通して反射板１Ａ〜１Ｄの穴の位置に光ファ
イバ３Ａ〜３Ｄが通るようにねじ留めする。

【００１９】光源２から光ファイバ３Ａ〜３Ｄへの集光
について説明する。まず図４は光ファイバ集光光学系の
基本構成を示す。回転楕円形状の反射板１の第１の焦点
の位置に光源２の発光部の中心位置が配置され、第２の
焦点に光ファイバ３の入射端中心位置が配置されてい
る。光源２が完全な点光源の場合、回転楕円形状の性質
により光源２から発せられた光のうち回転楕円形の反射
板１に到達した光線はすべて第２の焦点に集まる。しか
しながら実際の光源２では発光部がある程度の大きさを
もつためランプから発した光は光ファイバの入射端中心
位置の近傍に集光する。その集光した光のうち光ファイ
バ３Ａ〜３Ｄのコアとクラッドの屈折率の関係で決まる
全反射角以内の光が光ファイバ３Ａ〜３Ｄ内を導光で
き、光ファイバの出射端に到達することができる。

【００２０】図１は集光光学系を２次元表記したもので
ある。回転楕円形状の反射板１の共通の第１の焦点に光
源２が配置されているため、光源２から発せられた光は
回転楕円形状の反射体１Ａ〜１Ｄで反射され、それぞれ
第２の焦点位置の光ファイバ３Ａ〜３Ｄの入射端に集光
する。具体的には、反射板１Ａに入射した光は光ファイ
バ３Ａに入射し、反射板１Ｂに入射した光は光ファイバ
３Ｂに入射し、反射板１Ｃに入射した光は光ファイバ３
Ｃに入射し、反射板１Ｄに入射した光は光ファイバ３Ｄ
に入射する。

【００２１】第１の実施の形態によれば、一つの光源２
で任意の多数本かつ多方向の光ファイバ３Ａ〜３Ｄに光
を分割集光できる。また複数の反射板１Ａ〜１Ｄからな
り、個々の反射板１Ａ〜１Ｄを単純な形状にすることが
できる。このため、小型化でき、かつ取扱い容易および
製造容易で、製造コストを低くでき、またごみがたまり
にくくできる。さらにロスを少なくかつ形状精度を高く
できるので集光効率を高くでき、反射板１Ａ〜１Ｄのサ
イズを調整すれば光ファイバ３Ａ〜３Ｄへ入射させる光
量を容易に制御できる。

【００２２】また第２の焦点を反射板の表面または近傍
にすると、光ファイバ３Ａ〜３Ｄが内部に入り過ぎるこ
とによる他の光ファイバに入る光の邪魔にならず、また
離れ過ぎることによる大型化や固定しにくくなることが
ない。

【００２３】なお、反射板１Ａ〜１Ｄ群は全体とし閉じ
られた形状である必要はなく、光源２の位置からみた場
合の全立体角をカバーするのに十分な形状であればよ
い。言い換えると、光源２を視点に見たとき反射板１Ａ
〜１Ｄの外部が見えなければよい。

【００２４】また第１の実施の形態の変形形態として、
反射板１Ａ〜１Ｄにコールドミラー（熱線透過または吸
収ミラー）を使用する。コールドミラーとすることで、
光源２から発する光のうち赤外線を外部に逃し熱の発生
を抑え、器具の温度上昇を抑えることができる。

【００２５】この発明の第２の実施の形態を図５により
説明する。すなわち、この照明装置は、第１の実施の形
態の反射板１Ａ〜１Ｄを正多面体の各面となるように形
成したものである。実施の形態では正四面体とし、これ
を外側に膨らませたような形状となしている。この反射
板群は回転楕円形状の反射板１Ａ〜１Ｄが４枚、光ファ
イバ３Ａ〜３Ｄが４本から構成され、反射板１Ａ〜１Ｄ
の形状は４枚とも同一形状である。回転楕円体形状の反
射板１Ａ〜１Ｄの共通の第１の焦点に第１の実施の形態
と同様の光源２（図示せず）が配置され、この共通の第
１の焦点は集光光学系の重心と一致する。光ファイバ３
Ａ〜３Ｄはそれぞれ対向する反射板１Ａ〜１Ｄの第２の
焦点に光ファイバ入射端が位置するように配置されてい
る。その位置は、構造上正四面体ではほぼその頂点の位
置となり、この頂点の位置に光ファイバ固定具差込穴を
形成する。

【００２６】光源２から発せられた光は回転楕円形の反
射板１Ａ〜１Ｄで反射され向い合う光ファイバ３Ａ〜３
Ｄの入射端に集光する。光ファイバ３Ａ〜３Ｄの固定位
置は反射板１Ａ〜１Ｄの表面または反射板近傍になるよ
う設計し、光ファイバ固定具（図示せず）を反射板１Ａ
〜１Ｄの光ファイバ固定具差込穴に例えばねじにより固
定し、この固定具に光ファイバ３Ａ〜３Ｄを固定する。

【００２７】第２の実施の形態によれば、反射板１Ａ〜
１Ｄの形状は全て等しいため、反射板１Ａ〜１Ｄを作製
する際のコストが非常に安くなる。またある方向に偏ら
ず、均等に４方向に光を伝送することができる。

【００２８】その他は第１の実施の形態と同様である。

【００２９】他の正多面体すなわち正Ｎ面体として、Ｎ
が４のほか、６、８、１２、２０すなわち正六面体、正
八面体、正十二面体、正二十面体などがある。これらの
光ファイバの入射端の位置はほぼ反射板の中心となる。
また第２の実施の形態では正四面体の場合を示している
が、より面数の多い正多面体を基本とする構造をとる
と、光を転送することのできる方向が多くなる。逆に面
数が少なくなると一本当たりの光束が多くなる。したが
って、用途に応じて面数を選択することができる。

【００３０】この発明の第３の実施の形態を図６および
図７に示す。すなわち、この照明装置は、正六面体の各
面を外側に膨らませたような構造をなしている。回転楕
円形状の反射板１Ａ〜１Ｆが６枚、光ファイバが６本か
ら構成され、反射板１Ａ〜１Ｆの形状は６枚とも同一形
状である。回転楕円体形状の反射板１Ａ〜１Ｆの共通の
第１の焦点に光源（図示せず）が配置されるが、この共
通の第１の焦点は集光光学系の重心と一致する。また光
ファイバ３Ａ〜３Ｆはそれぞれ対向する反射板１Ａ〜１
Ｆの第２の焦点に光ファイバ３Ａ〜３Ｆの入射端が位置
するように配置される。

【００３１】光源から発せられた光は回転楕円形の反射
板１Ａ〜１Ｆで反射され向い合う光ファイバ３Ａ〜３Ｆ
の入射端に集光する。光ファイバ３Ａ〜３Ｆの固定位置
は反射板１Ａ〜１Ｆの表面または反射板近傍になるよう
設計し、光ファイバ固定具差込穴７の位置は構造上正六
面体では各反射板１Ａ〜１Ｆのほぼ中央の位置となり、
この位置に例えばねじにより光ファイバ固定具（図示せ
ず）を固定し、この固定具に光ファイバ３Ａ〜３Ｆを固
定する。

【００３２】この光ファイバ光源装置用の光ファイバ３
Ａ〜３Ｆにおいて、一般的な光ファイバ３Ａ〜３Ｆの許
容受光角は約３０度である。これ以上の角度の光は光フ
ァイバ３Ａ〜３Ｆを導光することができない。この構造
において、反射板１Ａ〜１Ｆと光ファイバ３Ａ〜３Ｆの
入射端中心とを結ぶ直線と反射板の光軸とのなす角の最
大値は約２６度である。この角度は第２の実施の形態の
正四面体においては約３５度となる。正八面体以上の面
をもつ系においては２６度以下である。したがって正四
面体においては光ファイバ臨界角以上となっておりロス
が生じることになる。正六面体以上ならば光ファイバ臨
界角と十分に離れた値となっており実際に反射板１Ａ〜
１Ｆでも光ファイバ臨界角以上の光は存在せずロスも生
じないと思われる。正六面体では光ファイバ１本当たり
に得られる光束も多い（１００００ｌｍの光源ランプの
場合約１７００ｌｍ）。これらのことから正六面体は正
多面体の中て最適な構造であるといえる。

【００３３】この発明の第４の実施の形態を図８および
図９に示す。すなわち、この照明装置は、反射板１Ａ〜
１Ｄの第１の焦点および第２の焦点が同一の平面上にあ
り、かつその平面に垂直な直線Ｌの周囲に円環状に反射
板１Ａ〜１Ｄを配置している。実施の形態では、回転楕
円形状の反射板１Ａ〜１Ｄが４枚、光ファイバ３Ａ〜３
Ｄが４本から構成されている。反射板１Ａ〜１Ｄの形状
は４枚とも同一形状である。回転楕円体形状の反射板１
Ａ〜１Ｄの共通の第１の焦点に光源２が配置されてい
る。光ファイバ３Ａ〜３Ｄはそれぞれ対向する反射板１
Ａ〜１Ｄの第２の焦点に光ファイバ入射端が位置するよ
うに配置されている。反射板１Ａ〜１Ｄは円管状に光源
２を囲む構成のため、直線Ｌに沿う上下端部は開口９が
形成され、これにより光源２を通る通気孔８が形成され
る。

【００３４】光源２から発せられた光は回転楕円形の反
射板１Ａ〜１Ｄで反射され向い合う光ファイバ３Ａ〜３
Ｄの入射端に集光する。この光ファイバ３Ａ〜３Ｄの固
定位置は反射板１Ａ〜１Ｄの表面または反射板近傍にな
るよう設計し、光ファイバ固定具を反射板１Ａ〜１Ｄの
固定位置に形成した差込穴に例えばねじにより固定し、
この固定具に光ファイバ３Ａ〜３Ｄを固定する。

【００３５】第４の実施の形態によれば、光源２を通る
通気孔８を設けているため放熱性に優れる。また光源２
の光束を均等に光ファイバ３Ａ〜３Ｄに入射させること
ができる。さらに光源２を固定するための固定具、電源
を供給するためのランプソケットなどを、通気孔８を利
用することにより、反射板１Ａ〜１Ｄから反射してきた
光の障害となるのを最小限にとどめて配置することが可
能となり、光のロスを低減できる。

【００３６】この実施の形態の変形形態として、光源２
の発光部が一方向に長い構成をもつものであり、その長
手方向を直線Ｌと一致している。すなわち、光源２が図
１０に示すようなアーク方向Ｍをもつランプである場
合、配光Ｐは図１０のようになるため、光源２のアーク
方向Ｍすなわち長手方向を直線Ｌと一致させるように配
置させると、集光光学系は全体として最大の集光効率を
得ることができる。

【００３７】図１１は、第４の実施の形態のさらに別の
変形形態であり、通気孔８の一端部に適当なサイズのフ
ァン１０を取付け、ファン１０を駆動して内部を強制換
気すると、大きな放熱効果を得ることが出来る。

【００３８】

【発明の効果】請求項１記載の照明装置によれば、一つ
の光源で任意の多数本かつ多方向の光ファイバに光を分
割集光できる。また複数の反射板からなり、個々の反射
板を単純な形状にすることができる。このため、小型化
でき、かつ取扱いが容易で製造が容易になり製造コスト
を低くでき、またごみがたまりにくくできる。さらにロ
スを少なくかつ形状精度を高くできるので集光効率を高
くでき、反射板のサイズを調整すれば光ファイバへ入射
させる光量を容易に制御できる。

【００３９】請求項２記載の照明装置によれば、請求項
１と同様な効果のほか、反射板の形状は全て等しくでき
るため、反射板を作製する際のコストが非常に安くな
り、またある方向に偏らず均等に４方向に光を伝送する
ことができる。

【００４０】請求項３記載の照明装置によれば、請求項
２と同様な効果のほか、光ファイバ１本当たりロスなく
より多くの光束を集光できる。

【００４１】請求項４記載の照明装置によれば、請求項
１と同様な効果のほか、通気孔が形成しやすく温度上昇
を防止しやすい。

【００４２】請求項５記載の照明装置によれば、請求項
４と同様な効果のほか、一方向に長い光源の集光効率を
最大にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態の平面に見た説明
図である。

【図２】光ファイバ固定具の側面図である。

【図３】光ファイバの取付け状態の説明図である。

【図４】光ファイバ集光光学系の基本構成の説明図であ
る。

【図５】第２の実施の形態の概略平面図である。

【図６】第３の実施の形態の概略平面図である。

【図７】反射板群の斜視図である。

【図８】第４の実施の形態の概略側面図である。

【図９】その概略平面図である。

【図１０】変形形態の第４の実施の形態におけるアーク
方向をもつランプの配光曲線である。

【図１１】別の変形形態の実施の形態における概略側面
図である。。

【符号の説明】

１Ａ〜１Ｆ 反射板 ２ 光源 ３Ａ ３Ｆ 光ファイバ ５ 光ファイバ固定具 ８ 通気孔 ９ 開口 １０ ファン

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、この光源を第１の焦点とする回
   転楕円面の３以上の反射板からなりこれらの反射板によ
   り前記光源の回りを包囲するとともに前記回転楕円面の
   各反射板の第２の焦点を他の前記反射板の表面またはそ
   の近傍とした反射板群と、前記反射板群の前記第２の焦
   点に入射端が配置された光ファイバとを備えた照明装
   置。
2. 【請求項２】 前記反射板が正Ｎ面体の各面を構成する
   請求項１記載の照明装置。
3. 【請求項３】 前記反射板が６面である請求項２記載の
   照明装置。
4. 【請求項４】 前記反射板の前記第１の焦点および前記
   第２の焦点が同一の平面上にあり、前記反射板は前記平
   面に垂直な直線の周囲に円環状に配置された請求項１記
   載の照明装置。
5. 【請求項５】 前記光源の発光部は一方向に長いもので
   あり、その長手方向を前記直線と一致した請求項４記載
   の照明装置。