JP2001307523A

JP2001307523A - 照明装置

Info

Publication number: JP2001307523A
Application number: JP2000118387A
Authority: JP
Inventors: Takao Kawashima; 伯夫川嶋; Koichi Takenaka; 晃一竹中
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 2000-04-19
Filing date: 2000-04-19
Publication date: 2001-11-02

Abstract

(57)【要約】【課題】光源光量分布パターンが変化しても照明光導
光用光ファイバーバンドルへの入射光量とモニター光量
との比が変化しにくく、モニター光量信号に基づく光源
発光制御を用いて光ファイバーバンドルへの入射光量の
変化を十分に抑制できる照明装置を提供する。【解決手段】光源２から出射する光を熱線吸収フィル
ター４を介して入射面６ａから透光性ミキシングロッド
６内に導入し、ここで側面６ｂでの繰返し内方反射を用
いて光量分布を均一化した後に出射面６ｃから出射さ
せ、その出射光の一部を光入射端面８ａから照明光導光
用光ファイバーバンドル８内に導入し導光させた後に光
出射端面８ｂから出射させ、ミキシングロッド出射面６
ｃから出射する光の他部を光ファイバー１０により受光
素子１２へと導き、ここで得られる光量信号に基づき駆
動回路１４により光源２への供給電力を制御し光源２の
発光を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、照明の技術分野に
属するものであり、特に光ファイバー束などの導光体を
用いた照明装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】光ファ
イバーを導光体として用いた光ファイバー照明装置で
は、複数の光ファイバーを束ねた構造を有する光ファイ
バー束の一方の端面に対向して光源を配置し、該光源か
ら出射された光を所望により熱線吸収フィルターあるい
は熱線反射フィルターを介して光ファイバー束の一方の
端面（光入射端面）へと導き、ここで光ファイバー束を
構成する各光ファイバー内へと導入し、光ファイバー束
の他端面（光出射端面）において各光ファイバーから出
射させ、所望の照明領域を照射するようにしている。

【０００３】このような光ファイバー照明装置では、光
源の発光光量に変動が生ずると、そのまま光ファイバー
束からの出射光即ち照明光の光量変動につながるという
問題があった。この問題を解決するために、従来、図５
に示すように、光源（ランプ）から発せられる光の一部
をモニターし、モニター光量が増加した場合にはランプ
発光量を減少させ且つモニター光量が減少した場合には
ランプ発光量を増加させるようにする機能を備えたもの
がある。即ち、図５において、リフレクター２３付きの
光源２２から発せられる光を熱線吸収フィルター２４を
介して光ファイバー束２８の光入射端面へと導き、その
際に熱線吸収フィルター２４を透過した光の一部をモニ
ター用光ファイバー３０によりモニター用受光素子３２
へと導き、これにより検出されるモニター光量信号が所
定値を維持するようにランプ駆動回路３４を制御する。
モニター用受光素子３２としては、フォトダイオードや
フォトトランジスター等が用いられる。モニター用光フ
ァイバーを用いることなしに、フィルター２４を透過し
た光の一部をモニター用受光素子に対して直接入射させ
ることもある。図５において、符号３６はランプ駆動回
路３４を電源と接続するためのコンセントを示し、符号
３８は装置の筐体内の換気のためのファンを示す。

【０００４】モニター用光ファイバーの光入射端を照明
光導光用の光ファイバー束の光入射端に組み込んだ分岐
ファイバー束を用いることもある。このような例は、例
えば特開平５−３１２６３７号公報や特開平８−３２７
８２６号公報に記載されている。これらの公報に記載さ
れているように、モニター用光ファイバーには複数本の
光ファイバーを用いることができ、これら複数のモニタ
ー用光ファイバーの光入射端を照明光導光用の光ファイ
バー束の光入射端面内において分散配置することができ
る。

【０００５】以上のような従来の光ファイバー照明装置
によれば、一つの光源ランプを所定位置に装着したまま
で使用している限りは、モニターされたランプ光量の信
号に基づき光源ランプの発光を制御することで、光ファ
イバー束の光出射端面からの出射光は安定し、一定の出
射光量値が維持される。

【０００６】ところで、一般に光源ランプ２２としては
ハロゲンランプやメタルハライドランプなどの電球やＬ
ＥＤなどが用いられるが、これらは図６に示すように、
その出射光の光量分布は均一ではなく固有の分布パター
ン（Ａ，Ｂなど）をもっており、図示されているよう
に、その分布パターンは個体ごとのばらつきがある。そ
して、この分布パターンは、必ずしも軸対称なものとは
限らない。従って、光源ランプを新たなものと交換した
場合、同一の光源ランプをランプ装着部に装着し直した
ような場合、光源ランプの光軸に垂直な平面における光
ファイバー束の光出射端面の光源ランプに対する位置が
ずれた場合等には、照明装置を基準としてみた光量分布
パターンが変化することになる。このため、照明光導光
用の光ファイバー束へと入射する光量とモニター用光フ
ァイバーへと入射する光量との比が変化し、モニター光
量信号に基づく光源ランプの発光量制御によっては照明
光導光用の光ファイバー束の光出射端面から出射する光
量を一定値に維持することができなくなるという問題が
発生する。

【０００７】本発明は、以上のような事情に鑑みてなさ
れたもので、光源の光量分布パターンや、光ファイバー
束などからなる照明用導光体の位置が変化しても照明光
用導光体への入射光量とモニター光量との比が変化しに
くく、モニター光量信号に基づく光源発光制御を用いて
照明光用導光体への入射光量の変化を十分に抑制するこ
とが可能な照明装置を提供することを目的とするもので
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、以上の
如き目的を達成するものとして、光源、該光源から出射
する光を導入し光量分布を均一化させる光量分布均一化
手段、該光量分布均一化手段から出射する光の一部を光
入射端面から導入して光出射端面から出射させる導光
体、及び、前記光量分布均一化手段から出射する光の一
部を受光して得られる光量信号に基づき前記光源の発光
を制御する光源制御手段、を備えていることを特徴とす
る照明装置、が提供される。

【０００９】本発明の一態様においては、前記光量分布
均一化手段は、透光性ロッドからなり、前記光源から出
射する光を導入する入射面と、光を出射させる出射面
と、前記入射面から導入された光の少なくとも一部を少
なくとも１回反射させ前記出射面へと導くようにする側
面とを有しており、該側面は前記入射面から前記出射面
へと向かう方向と直交する断面の形状が円形または多角
形である。本発明の一態様においては、前記光量分布均
一化手段は、導入された光の少なくとも一部を少なくと
も１回反射させ出射させる筒状の内方反射面を有してい
る。

【００１０】本発明の一態様においては、前記光源と前
記光量分布均一化手段との間、及び／又は、前記光量分
布均一化手段と前記導光体及び前記光源制御手段との間
に、光拡散手段が配置されている。

【００１１】本発明の一態様においては、前記光源制御
手段は、前記光量分布均一化手段から出射する光の一部
を導入し光量モニター用受光手段へと導光する少なくと
も１つの光ファイバーを有しており、前記光量モニター
用受光手段から発せられる光量信号に基づき前記光源へ
の供給電力を制御する光源駆動回路を含んでいる。

【００１２】本発明の一態様においては、前記導光体は
少なくとも１つの光ファイバーからなる。本発明の一態
様においては、前記導光体は複数の光ファイバーが束ね
られてなる光ファイバーバンドルである。本発明の一態
様においては、前記光ファイバーはマルチコア光ファイ
バーである。

【００１３】本発明の一態様においては、前記光源と前
記光量分布均一化手段との間に熱線吸収手段または熱線
反射手段が介在している。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。

【００１５】図１は本発明による照明装置の一実施形態
を示す模式図である。光源２として反射鏡（リフレクタ
ー）３付きのハロゲンランプを用いており、このハロゲ
ンランプから出た光は反射鏡３により反射され、前方
（図１では左方向）に集光しながら進み、熱線吸収フィ
ルター４にて熱線カットされ、光量分布均一化手段とし
てのミキシングロッド６内に入射する。

【００１６】ミキシングロッド６は、光源からの光が入
射する入射面６ａと、該入射面から入射した光の少なく
とも一部が内面反射する筒状の側面６ｂと、該側面での
内面反射を伴って導光せしめられた光が出射する出射面
６ｃとを有する。ミキシングロッド６は、図２（ａ），
（ｂ）にそれぞれ正面図及び側面図を示すように、直方
体形状をなしており、入射面６ａ及び出射面６ｃは一辺
の長さがＬ１の正方形状をなし、長さ（入射面６ａと出
射面６ｃとの間の距離）がＬ２である。寸法Ｌ１は例え
ば１２ｍｍであり、寸法Ｌ２は例えば４０ｍｍである。
ミキシングロッド６は、透光性材料例えばアクリル樹脂
からなる。尚、ミキシングロッド６をガラスから構成す
ることも可能である。ミキシングロッド６に入射した光
は側面６ｂによる内面反射を受けながら長手方向に進
み、出射面６ｃではその出射位置に殆ど関係なく全面で
ほぼ均一の光量分布をもって出射される。このような光
量分布均一化作用を高めるためにはミキシングロッド６
の長さＬ２は大きいほどよく、ミキシングロッド６の入
射面６ａに平行な平面での断面形状が矩形の場合にはＬ
１の２．５倍以上、円形の場合にはＬ１の３倍以上とす
ることが好ましい。一方、Ｌ２は、出射面６ｃからの出
射光量を大きくし、装置をコンパクトにするためには、
ミキシングロッド６の断面形状が矩形の場合にはＬ１の
５倍以下、円形の場合にはＬ１の１０倍以下とすること
が好ましい。

【００１７】尚、光源２とミキシングロッド６との間、
並びにミキシングロッド６と後述の導光体及び光源制御
手段との間、のうちの一方に、光拡散手段を配置するこ
とにより光量分布均一化作用を更に高めることが可能で
ある。光拡散手段としては、公知の光拡散板を用いるこ
とができ、また、ミキシングロッドの入射面６ａや出射
面６ｃを粗面化すること等により光拡散機能を付与した
ものを用いることもできる。光量分布均一化作用を高め
るためには、光拡散手段は光源２とミキシングロッド６
との間に配置することが好ましい。

【００１８】ミキシングロッド６の出射面６ｃに当接す
る形で、導光体としての光ファイバーバンドル８の光入
射端面が配置されている。光ファイバーバンドル８は、
複数の光ファイバーを束ねた構造を有するものであり、
その長手方向と直交する断面の形状は全体として略円形
である。光ファイバーバンドル８の断面形状は他の形状
例えば矩形とすることも可能である。光ファイバーバン
ドル８の直径は例えば１０ｍｍである。光入射端面８ａ
において各光ファイバー内へと入射した光は各光ファイ
バー内を導光され光ファイバーバンドル８の光出射端面
８ｂにおいて各光ファイバーから出射し、所望の照明領
域を照明する。

【００１９】ミキシングロッド６の出射面６ｃには、光
量モニター用の光ファイバー１０の一端面（光入射端
面）が当接されている。光ファイバー１０は例えば直径
１ｍｍのものである。この光ファイバーの他端面（光出
射端面）は受光素子１２と接続されており、該受光素子
１２からは光量に対応した電気信号（光量信号）が出力
される。受光素子１２としては、例えばフォトトランジ
スタやフォトダイオード等の光電変換機能を有するもの
を使用することができる。

【００２０】一方、ランプ２は、ランプ駆動回路１４に
よりランプに所要の電力を供給する（具体的には所要の
電圧を印加する）ことで所要の発光状態を実現するよう
に制御される。そして、受光素子１２の出力はランプ駆
動回路１４へと入力され、ランプ駆動回路１４では受光
素子１２から出力される光量信号が所定値となるように
ランプ発光が制御される。このような制御は調整可能な
基準電圧と光量信号電圧との比較結果に基づき、これら
が合致することを目標としてランプ印加電圧を変化させ
ることで実現することができる。光量モニター用光ファ
イバー１０、受光素子１２及びランプ駆動回路１４を含
んで、光源制御手段が構成されている。

【００２１】図３に、ミキシングロッド６の出射面６ｃ
と光ファイバーバンドル８の光入射端面８ａ及び光量モ
ニター用光ファイバー１０の光入射端面１０ａとの位置
関係を示す。図１〜３から解るように、光ファイバーバ
ンドル８とミキシングロッド６とは、これらの当接部に
おいて光ファイバーバンドル８の中心軸Ｙとミキシング
ロッド６の中心軸Ｘとが合致するように、配置されてい
る。但し、装置の構成によっては、これら中心軸Ｘ，Ｙ
は必ずしも合致させる必要はない。また、モニター用光
ファイバー１０の光入射端面１０ａは、ミキシングロッ
ド出射面６ｃの光ファイバーバンドル光入射端面８ａと
の当接領域と異なる位置、例えば本実施形態においては
ミキシングロッド６の出射面６ｃの隅部に当接してい
る。

【００２２】図１において、符号１６はランプ駆動回路
１４を電源と接続するためのコンセントを示し、符号１
８は装置の筐体内の換気のためのファンを示す。

【００２３】本実施形態においては、ランプ２の個体差
や装置へのランプの装着状態の差などによりランプから
の光放射パターン（具体的にはミキシングロッド６の入
射面６ａ上での光量分布パターン）が変化したり、ラン
プ２と光ファイバーバンドル８とのランプの光軸に垂直
な平面における位置関係が変化したり、また消費電力の
異なる別のランプに交換した場合であっても、ランプ２
からの光の光量分布がミキシングロッド６により均一化
されることで、ミキシングロッド６の出射面６ｃでの光
量分布は出射位置によらず均一となり、照明光導光用光
ファイバーバンドル８に入射する光量とモニター用光フ
ァイバー１０に入射する光量との比率は一定に維持され
るので、上記のランプ発光制御によりミキシングロッド
６から光ファイバーバンドル８への入射光量を一定に維
持することができる。

【００２４】特に、光ファイバーバンドル８の中心軸Ｙ
とミキシングロッド６の中心軸Ｘとに位置ずれがあって
も、光ファイバーバンドル８への入射光量の変化は少な
く且つ各光ファイバーに入射する光量の変化も少ない
（もちろん、ミキシングロッド６の出射面６ｃから光フ
ァイバーバンドル８の光入射端面８ａがはみ出さないと
いう条件下で）。従って、光ファイバーバンドル８とミ
キシングロッド６との配置精度を厳しくすることなく、
光ファイバーバンドル８への入射光量を一定に維持する
ことができる。

【００２５】具体的には、本実施形態の構成において、
直径１０ｍｍの光ファイバーバンドル８を用い、任意に
選んだ１０個のランプ２を用いて効果を確認したとこ
ろ、ミキシングロッド６を用いないこと以外は同様な構
成の照明装置を用いた場合の光ファイバーバンドル８か
らの出射光量のばらつきが約３０％であったのに対し
て、本実施形態の照明装置を用いた場合の光ファイバー
バンドル８からの出射光量のばらつきが約５％程度とな
った事を確認した。

【００２６】以上の実施形態では照明光用導光体として
複数本の光ファイバーが束ねられてなる光ファイバーバ
ンドルが用いられているが、光ファイバーを単独で用い
ることも可能である。この場合、光ファイバーとして
は、公知の材質・構造のものが使用できるが、なかで
も、マルチコア光ファイバーを用いることが好ましい。
マルチコア光ファイバーを用いた場合には、上記実施形
態で説明したと同じ効果が得られるとともに、光ファイ
バーの屈曲による光量ロスを抑える事が出来るため、光
ファイバーの屈曲を伴う移動に対してもより安定した出
射光量を得る事が出来る。また、本発明では、光ファイ
バーとして単芯光ファイバーを用いることも可能であ
る。また、照明光用導光体として、アクリル樹脂ロッド
やガラスロッド等からなる導光部材を用いることも可能
である。

【００２７】上記実施形態では光源としてハロゲンラン
プが用いられているが、本発明で使用する光源はこれに
限定されるものではなく他の光源であってもよい。

【００２８】また、上記実施形態では光量モニター用光
ファイバー１０を用いて光源制御手段を構成している
が、本発明では、光量モニター用光ファイバー１０を用
いることなくミキシングロッド６の出射面６ｃに直接受
光素子を配置して光源制御手段を構成してもよい。ま
た、モニター用光ファイバーは１本に限定されるもので
はなく、モニター用光ファイバーを複数本用い、これら
の光入射端面を光量分布均一化手段の出射面の複数箇所
に配置し、例えば、ミキシングロッド出射面６ｃが図
２，３に示すような四角形の場合には、４つの隅部の全
てにモニター用光ファイバーの光入射端を当接させ、モ
ニター用光ファイバーの光出射端側をバンドル状にまと
めて１個の受光素子に受光させる構造とすると、より安
定した光量制御が可能になるため好ましい。

【００２９】また、上記実施形態では光量分布均一化手
段として断面形状が四角形のアクリル樹脂製のロッドを
用いたが、本発明では光量分布均一化手段はこれに限ら
れることはなく、断面形状が正八角形などの多角形或い
は円形のロッドなどであってもよく、また材質もアクリ
ル樹脂に限られることはなく、ポリカーボネートやガラ
スを初めとした光を透過する透明な材料であれば良い。
更に、この光量分布均一化手段の材料は無色である必要
はなく、着色されたものであってもよい。照明の演出効
果或いは技術的要求の点から照明光として着色光を用い
る場合には、色フィルター等の着色手段を別に設ける必
要がなくなるという効果も得られるため、光量分布均一
化手段の材料として着色されたものを使用することが好
ましい。光量分布均一化手段の大きさも上記実施形態で
は光ファイバーバンドル８と同程度の大きさのものを用
いたが、これに限定されるものではなく、少なくとも照
明光用導光体の断面形状よりも大きな断面形状を有する
ものであれば良い。

【００３０】また、上記実施形態では光量分布均一化手
段としてミキシングロッドを用いたが、本発明の光量分
布均一化手段はこれに限定されるものではなく、例えば
図４に示すような構成のものを使用することも可能であ
る。即ち、図４に示す光量分布均一化手段は、光拡散板
６１から導入された光の少なくとも一部を少なくとも１
回反射させ照明光用導光体８１の光入射端面８１ａへと
出射させる円筒状の内方反射面６２’を持つ筒状体６２
を有しており、光源から出射する光を導入する光拡散手
段を構成する光拡散板６１が光源と光量分布均一化手段
との間に配置されている。図４において、内方反射面６
２’の中心軸Ｘ’は照明光用導光体８１の中心軸Ｙ’と
合致している。この図４に示すような光量分布均一化手
段によると、上記の実施形態と比べて光量分布均一化手
段から出射される光の光量をより均一化させることがで
きる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光源の光量分布パターンが変化したり、照明光用導光体
を接続する位置がずれた場合であっても、照明光用導光
体への入射光量とモニター光量との比が変化しにくく、
モニター光量信号に基づく光源発光制御を用いて照明光
用導光体へと入射する光量の変化を十分に抑制すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による照明装置の一実施形態を示す模式
図である。

【図２】ミキシングロッドの正面図及び側面図である。

【図３】ミキシングロッドの出射面と光ファイバーバン
ドルの光入射端及び光量モニター用光ファイバーの光入
射端との位置関係を示す図である。

【図４】光量分布均一化手段の例を示す模式図である。

【図５】従来の照明装置を示す模式図である。

【図６】光源からの出射光の光量分布の図である。

【符号の説明】

２光源ランプ３反射鏡４熱線吸収フィルター６ミキシングロッド６ａ入射面６ｂ筒状側面６ｃ出射面８光ファイバーバンドル８ａ光入射端面８ｂ光出射端面１０光量モニター用光ファイバー１０ａ光入射端１２受光素子１４ランプ駆動回路１６コンセント１８ファンＸミキシングロッド中心軸Ｙ光ファイバーバンドル中心軸６１光拡散板６２筒状体６２’ 内方反射面８１照明光用導光体８１ａ光入射端面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｆ２１Ｙ 101:00 Ｆ２１Ｙ 101:00 Ｆターム(参考） 2H037 AA03 BA07 CA00 CA02 CA37 2H038 AA52 2H046 AA03 AA41 AA69 AD00 AZ03 3K073 BA28 BA29 CF13 CG02 CG43 CJ14 CJ15 CJ16 CJ22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源、該光源から出射する光を導入し光
量分布を均一化させる光量分布均一化手段、該光量分布
均一化手段から出射する光の一部を光入射端面から導入
して光出射端面から出射させる導光体、及び、前記光量
分布均一化手段から出射する光の一部を受光して得られ
る光量信号に基づき前記光源の発光を制御する光源制御
手段、を備えていることを特徴とする照明装置。
【請求項２】前記光量分布均一化手段は、透光性ロッ
ドからなり、前記光源から出射する光を導入する入射面
と、光を出射させる出射面と、前記入射面から導入され
た光の少なくとも一部を少なくとも１回反射させ前記出
射面へと導くようにする側面とを有しており、該側面は
前記入射面から前記出射面へと向かう方向と直交する断
面の形状が円形または多角形であることを特徴とする、
請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】前記光量分布均一化手段は、導入された
光の少なくとも一部を少なくとも１回反射させ出射させ
る筒状の内方反射面を有していることを特徴とする、請
求項１に記載の照明装置。
【請求項４】前記光源と前記光量分布均一化手段との
間、及び／又は、前記光量分布均一化手段と前記導光体
及び前記光源制御手段との間に、光拡散手段が配置され
ていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記
載の照明装置。
【請求項５】前記光源制御手段は、前記光量分布均一
化手段から出射する光の一部を導入し光量モニター用受
光手段へと導光する少なくとも１つの光ファイバーを有
しており、前記光量モニター用受光手段から発せられる
光量信号に基づき前記光源への供給電力を制御する光源
駆動回路を含んでいることを特徴とする、請求項１〜４
のいずれかに記載の照明装置。
【請求項６】前記導光体は少なくとも１つの光ファイ
バーからなることを特徴とする、請求項１〜５のいずれ
かに記載の照明装置。
【請求項７】前記導光体は複数の光ファイバーが束ね
られてなる光ファイバーバンドルであることを特徴とす
る、請求項６に記載の照明装置。
【請求項８】前記光ファイバーはマルチコア光ファイ
バーであることを特徴とする、請求項６または請求項７
に記載の照明装置。
【請求項９】前記光源と前記光量分布均一化手段との
間に熱線吸収手段または熱線反射手段が介在しているこ
とを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の照明
装置。