JP2003157709A

JP2003157709A - 光伝送装置

Info

Publication number: JP2003157709A
Application number: JP2001357228A
Authority: JP
Inventors: Fumio Ogura; 文男小椋
Original assignee: WADEN KOGYO KK
Current assignee: WADEN KOGYO KK
Priority date: 2001-11-22
Filing date: 2001-11-22
Publication date: 2003-05-30

Abstract

(57)【要約】【課題】光源からの光を太い光ファイバー束端面にほ
ぼ均等に入射することができ、大光量の照明光の伝送に
用いることのできる光伝送装置を提供する。【解決手段】光伝送装置１の光源部５から出射された
光は、光学ウインドウ７を透過してコールドリフレクタ
ー９の内面に当たり、可視光のみが筒形ミラー１５内に
入射する。筒形ミラー１５内に入射した光は、回転して
いる光散乱・反射部１０中心の前部ロッド１８の円錐部
１８ａに当たって反射し、さらに筒形ミラー１５の内面
で反射する。この光は、前部ロッド１８と筒形ミラー１
５間で全反射を繰り返し、ばらついた光輪が筒形ミラー
１５の回転で内部においてミキシングされて均等になっ
た後、光ファイバー束４０に入射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光源からの光を光
ファイバー束に入射して伝送する光伝送装置に関する。
特には、光源からの光を太い光ファイバー束端面にほぼ
均等に入射することができ、大光量の照明光の伝送に用
いることのできる光伝送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６及び図７に示す光伝送装置を例に採
って従来の技術を説明する。図６は、光伝送装置の一従
来例を示す断面側面図である。図７は、図６の光伝送装
置の光ファイバー束の端面（入射ユニットの入射端面）
を示す正面図である。図６に示すように、光伝送装置１
０１は、ケース１０３を備えている。このケース３内の
ほぼ中央部には、光源部１０５が配置されている。この
光源部１０５は、ＡＣ１００Ｖ−１５５Ｗのメタルハラ
イドランプである。光源部１０５は、中心にショートア
ーク灯１０５ａを有するとともに、このショートアーク
灯１０５ａの周囲を覆う楕円球面状のフード１０５ｂを
有する。光源部１０５の右隣り（ケース１０３の右端面
近傍）には、排気ファン１０２が配置されている。排気
ファン１０２は、光源部１０５で生じた光熱をケース１
０３外に排気するものである。

【０００３】光源部１０５の左側（出射側）には、熱線
吸収フィルター１０６が配置されている。光源部１０５
と熱線吸収フィルター１０６は、筒フレーム１０８で一
体化している。熱線吸収フィルター１０６は、光源部１
０５からの光のうち赤外線（ＩＲ）をカットするフィル
ターである。

【０００４】ケース１０３の左端面には、光ファイバー
束１３０の入射側端部１３５を内包した入射ユニット１
１０が取り付けられている。この入射ユニット１１０
は、筒ブラケット１１１内に収容されている。筒ブラケ
ット１１１は、固定リング１１３でケース１０３左端面
に貫通固定されている。ケース１０３内部において、入
射ユニット１１０の右隣り近傍には光学ウインドウ１０
７が配置されている。この光学ウインドウ１０７は、入
射ユニット１１０の入射端面１１０Ａに塵埃等が付着す
るのを防ぐ役割を果たす。

【０００５】入射ユニット１１０は、光ファイバー束の
収容スリーブ１２１を備えている。この収容スリーブ１
２１は、筒ブラケット１１１に内挿されている。収容ス
リーブ１２１と筒ブラケット１１１は、軸方向ほぼ中央
部の係合段部１２１ａ、１１１ａで係合している。収容
スリーブ１２１は、ネジ１３９で筒ブラケット１１１に
固定されている。

【０００６】収容スリーブ１２１の入射側端部（図６の
右端；入射ユニット１１０の入射端面１１０Ａ）は、ケ
ース１０３内の光学ウインドウ１０７近傍に向けて突出
している。収容スリーブ１２１内には、光ファイバー束
１３０が収容されている。光ファイバー束１３０は、光
ファイバー照明用の４本セット分のケーブル（光ファイ
バー保護用ケーブル）１３１がロープ状に束ねられてな
る。各光ファイバーケーブル１３１は照明１灯用であっ
て、内部には直径０．７ｍｍの光ファイバーが７０〜８
０本程度合成されている。光ファイバー束１３０全体で
は、約３００本の光ファイバーを有する。光ファイバー
端部１３５は、光ファイバーケーブル１３１から露出し
ており、捩り合わせて接着剤で一体に固定されている。
光ファイバー束１３０の入射ユニット１１０よりも外側
の部分は、結束バンド１３７で結束されている。

【０００７】光ファイバー端部１３５端面は、収容スリ
ーブ１２１の入射側端部（入射ユニット１１０の入射端
面１１０Ａ）と面一になっている。図７に示すように、
入射ユニット１１０の入射端面１１０Ａでは、各光ファ
イバーがほぼ均等に分散配置されている。この例におい
ては、入射ユニット１１０の入射端面１１０Ａと光源部
１０５のフード１０５ｂ端部間の距離（光の入射距離）
は、７５．０ｍｍとしている。なお、光ファイバーは、
石英系ガラスファイバーや樹脂系ファイバー（プラスチ
ックファイバー）等が用いられる。ガラスファイバー
は、プラスチックファイバーよりも耐熱性及び透過率に
優れる。

【０００８】前記従来の光伝送装置１０１の作用につい
て説明する。光源部１０５のショートアーク灯１０５ａ
から出射された光は、フード１０５ｂの内面に当たって
屈折し、熱線吸収フィルター１０６及び光学ウインドウ
１０７を透過して入射ユニット１１０の入射端面１１０
Ａ（光ファイバー端部）に入射する。この光は、熱線吸
収フィルター１０６を透過する際に、赤外線がカットさ
れる。この光伝送装置１０１においては、図６に点線で
示すラインが最も強い光束となって入射端面１１０Ａに
入射する。すなわち、図７において点線で示す箇所に、
一番明るい光が入射する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の光伝送装置
１０１には、以下に述べる課題がある。光源部１０５か
ら出射された光を、入射ユニット１１０の入射端面１１
０Ａに均等に入射できない。すなわち、入射端面１１０
Ａの中心部Ｘに強い光が集光して明るくなり、中間部Ｙ
はまだらに明るい光となり、外側Ｚは弱い光となる。こ
のように、入射光の強弱には、３種類のばらつきが生じ
る。そのため、照明光の均一性が得られず、光ファイバ
ー束全体での光量も充分でない。また、光の強い中心部
のファイバーの温度が上がるため、安価な樹脂系ファイ
バーを用いることができない。

【００１０】特に、直径の小さい光ファイバー（例えば
前述の０．７ｍｍ程度のもの）を用いる場合は、コア面
積が小さくなってしまうので光の吸収率も悪くなり、充
分な光を伝送することができない。これに対し、光の吸
収率を上げるために光源部１０５の出力を高くすると、
樹脂系ファイバー（プラスチックファイバー）の場合は
集光中心部が焼損するおそれがある。

【００１１】このような光熱焼損の対策として、光源部
１０５と入射端面１１０Ａとの間の距離（光の入射距
離）を長くしたり、熱線吸収フィルター１０６を厚くし
て光を減衰させたりする等が考えられる。ところが、入
射距離を長くする場合（ガラスファイバーについては５
ｍ以上、プラスチックファイバーについては１５ｍ以
上）は、光ファイバーを通過する光が緑色に変色し、光
源部１０５と同質の光を伝送できなくなる場合もある。
あるいは、熱線吸収フィルター１０６を厚くする場合
も、このフィルターを通過する際に光が緑色に変色する
場合がある。

【００１２】そのため、この種の光伝送装置において
は、ガラスファイバーあるいはプラスチックファイバー
のいずれを用いる場合でも、最大で５灯以上の明りを作
ることができない。また、明りの照度も充分に得られ
ず、例えば入射距離が３ｍで光輪が１０００ｍｍの場合
は、１００Ｌｕｘ以上の照度を得ることができない。そ
のため、この種の光伝送装置は、補助的な照明用として
用いているのが現状である。なお、この種の光伝送装置
の他の例としては、例えば特開平３−１７１０２７号公
報等を挙げることができる。

【００１３】本発明は、このような課題に鑑みてなされ
たものであって、光源からの光を太い光ファイバー束端
面にほぼ均等に入射することができ、大光量の照明光の
伝送に用いることのできる光伝送装置を提供することを
目的とする。

【００１４】

【解決を課題するための手段】前記の課題を解決するた
め、本発明の光伝送装置は、光源と、該光源から光照
射を受けるとともに回転する光散乱ローターと、該ロ
ーターで散乱・反射される光を集光する筒形ミラーと、
該ミラーの端部に配列されている光ファイバー束と、
を具備することを特徴とする。

【００１５】本発明によれば、光源からの光が光散乱ロ
ーターで散乱・反射し、これが筒形ミラーで集光された
後に、光ファイバー束に入射する。光散乱ローターが回
転することで、該ローター内で光の粒子（光子）が全反
射を繰り返して光束が均等になるので、光ファイバー束
に光が均等に入射する。さらに、ローターの回転で光束
が移動し、局所的に集光することがないので、光熱も緩
和される。

【００１６】本発明の光伝送装置においては、前記ロー
ターが、前記光源に頂点側を向けた円錐形面（円錐台面
を含む）を有し、前記ミラーが、該ローターの外周に
離間してリング状に設けられているものとすることがで
きる。この場合、光源からの光がローターを介して外周
のミラーへと均一に広がる。そのため、光束が一層均等
化し易くなる。

【００１７】また、本発明の光伝送装置においては、前
記ミラーも回転するものとすることができる。光源から
の光は、ローターを介して外周のミラーへと均一に広が
り、このミラーで集光反射して波長と同程度の大きさの
微粒子となって散乱する。このとき、ミラーが回転して
いると、ローター内で光の干渉エネルギーが高まり、光
の伝送効率が高まるとの利点がある。

【００１８】さらに、本発明の光伝送装置においては、
前記ローターを回転させる風車と、該風車に空気流を吹
き付けるノズルと、をさらに具備することができる。こ
の場合、空気流がローターの回転動力となるため、空気
流自体が光熱を緩和し、冷却の役にも立つ。

【００１９】また、本発明の光伝送装置においては、前
記光ファイバー束端部の中心部に冷却空気を出す冷却管
が設けられているものとすることができる。この場合、
冷却管からの冷却空気で光ファイバー束を冷却できる。
そのため、光ファイバーの光熱焼損の可能性を低減でき
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ説明す
る。図１は、本発明の一実施例に係る光伝送装置を示す
側面断面図である。図２は、図１の光伝送装置の光源部
及び光散乱・反射部の拡大図である。図３は、同光伝送
装置の光散乱・反射部の分解斜視図である。図４（Ａ）
は同光伝送装置の光ファイバー束の端面を示す拡大正面
図であり、図４（Ｂ）は光微調整機構を示す正面図であ
る。なお、以下の説明における上下・左右は、各図にお
ける上下・左右方向を指すものとする。

【００２１】図１及び図２に示すように、光伝送装置１
はケース３を備えている。このケース３内の右端寄りに
は、光源部５が配置されている。この光源部５はショー
トアークメタルハライドランプであって、一例で電源が
ＡＣ１００Ｖ、ランプ電力が１５５Ｗ、中心光度が１５
００００ｃｄ、色温度が５８００Ｋである。光源部５
は、中心にショートアーク灯５ａを有するとともに、こ
のショートアーク灯５ａの周囲を覆う楕円球面状のフー
ド５ｂを有する。

【００２２】光源部５のフード５ｂの左側近傍には、光
学ウインドウ７が配置されている。この光学ウインドウ
７は、ケース３内部の支持突起７ａで支持されている。
光学ウインドウ７は、光源部５の左側の各部（後述する
コールドリフレクター９や光散乱・反射部１０等）に、
塵埃が付着したり光熱による汚れが生じたりするのを防
ぐ保護用窓材である。光学ウインドウ７の寸法例は、外
径４０．０ｍｍ、厚さ２．０ｍｍであり、表面には反射
防止膜がコーティングされている。このコーティングに
より透過光の乱反射が低減されて、光透過率が約９７％
程度まで高まる。

【００２３】光学ウインドウ７の左側近傍には、コール
ドリフレクター９が配置されている。コールドリフレク
ター９は、楕円球面状の枠体であって、内面に誘電体膜
がコーティングされている。コールドリフレクター９の
寸法例は、外径５０．０ｍｍ、厚さ５．０ｍｍ、焦点距
離３５．０ｍｍ、高さ１７．０ｍｍである。光源部５か
ら出射されて光学ウインドウ７を透過した光は、コール
ドリフレクター９で熱光（赤外線）の約７５％が透過さ
れて外部に放熱されるとともに、冷光（可視光）の約９
０％が内面で反射集光される。

【００２４】コールドリフレクター９の左側近傍には、
光散乱・反射部１０が配置されている。光散乱・反射部
１０は、図２の拡大図及び図３の分解図に分かり易く示
すように、筒状のローター１１を備えている。ローター
１１には、周方向に所定間隔おきに通気孔１１ａが貫通
形成されているとともに、４つのネジ孔１１ｂが形成さ
れている。ローター１１の外側には、無給油のベアリン
グ１２が嵌められている。ベアリング１２は、リング状
のハウジング１４に収容されている。ハウジング１４
は、ケース３内部の支持突起１４ａで支持されている。

【００２５】ローター１１の内側には、膨張材１３を介
して、筒形ミラー１５が取り付けられている。膨張材１
３は、熱伝導率の低い多孔質樹脂材等からなる筒状体で
ある。膨張材１３は、外面（ローター１１内面に接する
面）に凹凸１３ａが形成されている。この凹凸１３ａ
で、光熱による熱膨張変形量が吸収される。筒形ミラー
１５はガラス等製の赤外線吸収ミラーであって、外径が
３１．０ｍｍ、内径が２５．０ｍｍ、長さが２３．０ｍ
ｍ（一例）に形成されている。筒形ミラー１５の内面に
は、反射材がコーティングされている。筒形ミラー１５
の左端面には、径方向に延びる複数の溝１５ａが形成さ
れている。溝１５ａの寸法は、一例で幅２．０ｍｍ、深
さ２．０ｍｍ、長さ３．０ｍｍである。これらの溝１５
ａは、後述する冷却空気の通気口の役割を果たすととも
に、回転時の遠心力の作用による光熱の排出経路の役割
を果たす。

【００２６】筒形ミラー１５の左端面には、紫外線（Ｕ
Ｖ）カット用の紫外線カットフィルター１７が組み付け
られている。紫外線カットフィルター１７の寸法例は、
外径４０．０ｍｍ、厚さ２．０ｍｍである。紫外線カッ
トフィルター１７の表面には、反射防止膜がコーティン
グされている。このコーティングにより透過光の乱反射
が低減されて、光透過率が約９７％程度まで高まる。

【００２７】紫外線カットフィルター１７中心部を挟ん
で両側には、前部ロッド１８（右面側）と後部ロッド１
９（左面側）が埋め込みボルト等で固定されている。前
部ロッド１８は、金属製又は石英系の材料等からなり、
先端（右端）が先細りに鋭利に形成された円錐部１８ａ
となっている。前部ロッド１８の表面には、鏡面加工あ
るいはメッキ等の耐熱用反射材が施されている。前部ロ
ッド１８の寸法例は、ストレート部外径が７．０ｍｍ、
全長２３．０ｍｍであり、先端円錐部１８ａは全長の半
分の長さ（１１．５ｍｍ）である。前部ロッド１８のス
トレート部と筒形ミラー１５内面間の長さは９．０ｍｍ
である。後部ロッド１９は、前部ロッド１８と同様に金
属製又は石英系の材料等からなり、表面には耐熱用反射
材がコーティングされている。後部ロッド１９の寸法例
は、外径が７．０ｍｍ、全長５．０ｍｍである。

【００２８】紫外線カットフィルター１７の外周端円
は、内固定リング２１に組み付けられている。内固定リ
ング２１は、右端面に紫外線カットフィルター１７の係
合段部２１ａが形成されている。内固定リング２１に
は、前記ローター１１のネジ孔１１ｂに対応した位置に
ネジ孔２１ｂが形成されている。内固定リング２１の内
面には、膨張材２３を介して、短めの筒形ミラー２５が
取り付けられている。膨張材２３は、前述の膨張材１３
と同様に熱伝導率の低い多孔質樹脂材等からなる筒状体
であり、外面に凹凸２３ａが形成されている。筒形ミラ
ー２５は、前述の筒形ミラー１５と同様にガラス等製の
赤外線吸収ミラーである。この筒形ミラー２５の寸法例
は、外径が３１．０ｍｍ、内径が２５．０ｍｍ、長さが
５．０ｍｍである。筒形ミラー２５の内面にも反射材が
コーティングされている。内固定リング２１の外側に
は、外固定リング２７が組み付けられている。外固定リ
ング２７、内固定リング２１及びローター１１は、ネジ
２８で結合されている。

【００２９】内固定リング２７には、ファン３１がネジ
３２で結合されている。このファン３１は、外径６０．
０ｍｍ、幅２０．０ｍｍの寸法を有し、アルミニウム等
で形成されている。図１に示すように、ファン３１は、
ケース３に組み付けられた空気供給ノズル３０の近傍に
配置されている。空気供給ノズル３０から空気が吹き付
けられると、ファンは３０００ｒｐｍ程度で回転する。
また、空気供給ノズル３０から吹き付けられた空気は、
光ファイバー束４０の端面を冷却する役割も果たす。空
気供給ノズル３０から吹き付けられた空気は、ケース３
の右端寄りに組み付けられた吸引パイプ８で吸引されて
外部に放出される。なお、この例ではファン３１を用い
てローター１１を回転させているが、電動モータや歯車
列等を用いて回転させることもできる。

【００３０】ここで、光散乱・反射部１０の動作につい
て説明する。空気供給ノズル３０から空気が供給される
と、この空気圧でファン３１が回転する。このファン３
１の回転は、外固定リング２７及び内固定リング２１を
介して、ローター１１に伝達される。すると、ローター
１１は、ハウジング１４に支持された状態でベアリング
１２を介して軸中心回りに回転する。そして、これらフ
ァン３１、ローター１１の回転とともに、筒形ミラー１
５、２５や紫外線カットフィルター１７、前部及び後部
ロッド１８、１９も回転する。

【００３１】空気供給ノズル３０から供給された空気
は、ローター１１と内固定リング２１との間の隙間を通
って、ローター１１の通気孔１１ａからケース３右側に
排気されるとともに、筒形ミラー１５の溝１５ａを通っ
て、該ミラー１５の内側及びコールドリフレクター９内
外からケース３右側に排気される。ケース３右側に至っ
た空気は、吸引パイプ８でケース３外部に放出される。
なお、この光散乱・反射部１０の動作を含む光伝送装置
１全体の作用については後述する。

【００３２】引き続き光伝送装置１の構成について説明
する。図１に示すように、ケース３の左半部には、光フ
ァイバー束４０が配置されている。光ファイバー束４０
は、図４（Ａ）に示すように、複数（この例では４５
本）の光ファイバー４１が棒状に束ねられてなる。各光
ファイバー４１は、コア径３．０ｍｍ、全光線透過率９
３％、ガラス転移温度９３℃のポリメチルメタクリレー
ト製の光ファイバーである。このような樹脂製の光ファ
イバーは、安価であるという利点がある。光ファイバー
束４０全体の外径は２５ｍｍで、長さは１０ｍである。
光ファイバー束４０をなす各光ファイバー４１間には、
図４（Ａ）に示すように約０．５ｍｍの隙間ｔが確保さ
れている。この隙間ｔによって、光熱負荷時の光ファイ
バー４１の膨張変形量が吸収されるとともに、後述する
冷却空気が通り易くなって冷却効果が増す。光ファイバ
ー束４０の入射側端部４３は、ファン３１の内側に位置
し、入射端面４３ａは筒形ミラー２５に近接して配置さ
れている。光源部１の端部と光ファイバー束４０の入射
端面４３ａ間の距離（入射距離）は、５７．０ｍｍであ
る。

【００３３】光ファイバー束４０の中心には、冷却空気
供給管４５が設けられている。この冷却空気供給管４５
の後端は、光ファイバー束４０の中途から折れ曲がって
外部に突出しており、冷却空気供給装置４７に接続され
ている。冷却空気供給管４５の先端４５ａは、図２に分
かり易く示すように先絞りに形成されている。先端４５
ａを先絞りにすることで、空気の制圧を高め、低温（約
５℃）の空気を噴出することができる。光ファイバー束
４０の入射側端部４３において、冷却空気供給管４５の
先端４５ａの前方には、修正リング４９が内嵌されてい
る。この修正リング４９は、外径６．０ｍｍ、内径５．
０ｍｍ、長さ７．０ｍｍの寸法を有する。修正リング４
９は耐熱性プラスチックからなり、内外周面を貫通する
多数の孔が開けられている。修正リング４９は、光ファ
イバー束４０の入射側端部４３の形状を整える役割と、
冷却空気供給管４５から出た空気を逃がす役割を果た
す。

【００３４】冷却空気供給装置４７から供給された冷却
空気は、冷却空気供給管４５を通って先端４５ａから噴
出される。先端４５ａから噴出された約５℃の低温の空
気は、光ファイバー束４０の入射側端部４３の各光ファ
イバー４１間の隙間を通り、この際に光ファイバー束４
０の入射側端部４３を冷却する。この後、冷却空気は、
前述の空気供給ノズル３０から供給された空気（ファン
３１回転駆動用の空気）と合流し、ローター１１の通気
孔１１ａあるいは筒形ミラー１５の溝１５ａを通って吸
引パイプ８からケース３外部へと放出される（図２の矢
印Ｅ方向参照）。この冷却空気によって、光ファイバー
束４０の入射側端部４３の光熱焼損の可能性を低減でき
る。

【００３５】光ファイバー束４０の入射側端部４３より
も後側の部分は、金属製の固定チューブ５１に内挿され
ている。光ファイバー束４０と固定チューブ５１間は、
樹脂系接着剤が充填されて密に接着されている。

【００３６】光ファイバー束４０（及び固定チューブ５
１）とケース３の左端側間には、光微調整機構６０が設
けられている。光微調整機構６０は、光ファイバー束４
０の入射端面４３ａに当たる光がずれる場合に、この光
ファイバー束４０の入射側端部４３を若干傾けて調整す
るための機構である。図１及び図４（Ｂ）に示すよう
に、同機構６０は固定チューブ５１に外嵌した筒部６１
を有する。この筒部６１には、調整板６３が外嵌してい
る。調整板６３は、図４（Ｂ）に示すように、３つの連
結ボルト６５でケース３左端のブラケット４に可能に連
結されている。各ボルト６５と調整板６３間には、図１
に示すように、スプリング６４が設けられている。調整
板６３は、筒部６１に外嵌しつつ、連結ボルト６５及び
スプリング６４でブラケット４に弾性的に連結されてい
る。

【００３７】図４（Ｂ）に示すように、調整板６３の右
上及び左下には、調整ボルト６６、６７が取り付けられ
ている。右上調整ボルト６６は、右端にツマミ頭部６６
ａが形成され、左端に先細り部６６ｂが形成されてい
る。なお、図示されないが、左下調整ボルト６７にも同
様にツマミ頭部及び先細り部が形成されている。各調整
ボルト６６、６７の先細り部は、ブラケット４の右端面
に当たっている。右上調整ボルト６６は上下の微調整用
ボルトであり、左下調整ボルト６７は左右の微調整用ボ
ルトである。調整板６３は、固定チューブ５１に可能に
外嵌した止めリング５２に対向している。図４（Ｂ）に
示すように、調整板６３と止めリング５２は、ボルト５
４で連結されている。止めリング５２の寸法は、一例で
外径５０．０ｍｍ、内径２８．０ｍｍ、厚さ５．０ｍｍ
である。止めリング５２は、光ファイバー束４０の入射
側端部４３のぶれ止めの役割を果たす。一方、ケース３
のブラケット４の左端（ケース３の外側）には、光ファ
イバー束４０の収容スリーブ７１が連結されている。ブ
ラケット４と収容スリーブ７１は、連結リング７３でネ
ジ結合されている。

【００３８】光微調整機構６０の操作について説明す
る。光ファイバー束４０の入射端面４３ａを上下に微調
整する場合は、右上調整ボルト６６を回すと、調整板６
３のブラケット４に対する角度が変わり、光ファイバー
束４０の向きを上下方向に変えることができる。一方、
光ファイバー束４０の入射端面４３ａを左右に微調整す
る場合は、左下調整ボルト６７を回すと、調整板６３の
ブラケット４に対する角度が変わり、光ファイバー束４
０の向きを左右方向に変えることができる。

【００３９】次に、前記の構成からなる光伝送装置１の
作用について説明する。まず、光伝送装置１の稼動状態
においては、空気供給ノズル３０からは空気が吹き付け
られてファン３１が回転しており、このファン３１の回
転とともに光散乱・反射部１０が前述の通りに回転して
いる。一方、冷却空気供給装置４７からは冷却空気が供
給され、冷却空気供給管４５の先端４５ａから噴出され
ている。

【００４０】このような稼動状態において、光源部５の
ショートアーク灯５ａから出射された光は、フード５ｂ
の内面に当たって屈折し、光学ウインドウ７を透過して
コールドリフレクター９の内面に当たる。コールドリフ
レクター９に当たった光のうち、熱光（赤外線）の約７
５％が透過されて外部に放熱されるとともに、冷光（可
視光）の約９０％が内面で反射集光され、この可視光の
みが筒形ミラー１５内に入射する。

【００４１】そして、光源部５から筒形ミラー１５内に
入射した光は、回転している光散乱・反射部１０中心の
前部ロッド１８の円錐部１８ａに当たる。その光は、前
部ロッド１８の円錐部１８ａに当たって反射し、さらに
筒形ミラー１５の内面で反射する。ここで、前部ロッド
１８及び筒形ミラー１５の表面には反射コーティングが
施されていること、及び、筒形ミラー１５内側には前述
の通りに空気供給ノズル３０及び冷却空気供給装置４７
からの空気が導入されて透過率が高くなっていることに
より、光が前部ロッド１８と筒形ミラー１５間で全反射
を繰り返す。従来の光伝送装置においては、光源部５か
らの光の強弱には、前述の通り３種類のばらつきが生じ
る（図７参照）が、本実施例の装置においては、ばらつ
いた光輪が筒形ミラー１５の回転で内部においてミキシ
ングされて均等になる。なお、本実施例のロッド１８
は、回転軸対称の円錐面を有するが、実際の装置では若
干ブレながら回転しており、そのブレも光の分散に役割
を果たしているものと思われる。

【００４２】このようにミキシングされた光は、紫外線
カットフィルター１７を透過した後、後部ロッド１９及
び筒形ミラー２５間においても同様に全反射して均等化
され、光ファイバー束４０の入射端面４３ａに入射され
る。この際、筒形ミラー１５、２５の回転によって光が
移動するので、入射端面４３ａにおける熱の緩和効果も
ある。さらに、光ファイバー束４０の入射端面４３ａに
は、光の入射によって光熱が作用するが、冷却空気供給
装置４７・冷却空気供給管４５からの冷却空気によって
冷却されているので、入射側端部４３の光熱焼損の可能
性は低い。あるいは、光散乱・反射部１０の回転時の遠
心力の作用により、筒形ミラー１５の溝１５ａからも光
熱は排出される。

【００４３】このような光伝送装置１を用いた場合、本
発明者の所見では、４５本の光ファイバー４１を束ねて
なる光ファイバー束４０において、光ファイバー４１の
１本当たりにつき３２００００Ｌｕｘ以上の照度の光を
伝送することが確認された。光ファイバー４１を３本束
ねて凸形レンズを有する照射器具に接続した場合は、１
本当たり３２００００Ｌｕｘ以上×３＝９６００００Ｌ
ｕｘ以上の光を伝送することができる。この３本の光フ
ァイバーを用いる場合、入射端面４３ａから後方に３ｍ
離れた位置において照度計で光度を計測した結果、光輪
径が１０００〜１１００ｍｍで照度が１３００〜１４５
０Ｌｕｘであった。

【００４４】さらに、４５本の光ファイバー４１を３本
づつに分離して束ねた場合は、１３００〜１４５０Ｌｕ
ｘの１５倍（４５÷３＝１５倍）の明りを作ることがで
き、１セット９６００００Ｌｕｘの明りを１５灯つくる
ことができる。この場合の明りのレベルは、現在の放電
灯にほぼ等しい７５Ｗ程度となり、主照明として用いる
ことができるレベルに達する。なお、本装置は、紫外線
と赤外線が大幅にカットされ、光ファイバー束４０の終
端照射部には可視光（冷光）が照射されるので節電の効
果もある。さらに、本装置では、可視光（冷光）が照射
されることで、周囲の環境にも光害を与えず、環境に適
した理想の明りを実現することができる。

【００４５】なお、本実施例の光伝送装置１は、ロッド
１８を中心回転対称体としたが、ロッド１８のぶれが少
々あった。そして、光散乱・反射部１０を回転させた場
合は、回転させなかった場合に比べて、光ファイバー束
４０の入射端面に入射する光の均一度が３５〜４５％程
度高かった。これに関して、発明者は、光の粒子（光
子）がローター１８の回転で跳ね飛ばされて均一化した
可能性もあると認識している。なお、本発明者の所見で
は、ローター１８を回転させなかった場合は、光のばら
つきが観測され、光ファイバー束４０に光が均等に入射
されなかった。

【００４６】次に、ロッドの変形例について説明する。
図５（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明に係る光伝送装置のロッ
ドの他の例を示す側面図である。図５（Ａ）のロッド８
１は、円錐部に螺旋状の溝８１ａが形成された例であ
る。この場合、光子は回転しているロッド８１の溝８１
ａに当たって乱反射される。図５（Ｂ）のロッド８２
は、円錐部に稜線に沿う溝８２ａが形成された例であ
る。この場合も、光子は回転しているロッド８２の溝８
２ａに当たって乱反射される。

【００４７】図５（Ｃ）のロッド８３は、ローター回転
中心線Ｃに対して円錐部を傾けて配置した例であり、回
転時にはローター中心線Ｃに対して円錐部が偏心回転す
るものである。図５（Ｄ）のロッド８４は、ローター回
転中心線Ｃとロッド軸心とがオフセットした例であり、
回転時にはロッド８４が中心線Ｃ周りに偏心回転するも
のである。さらに、様々のローター反射面形状を利用す
ることにより、光ファイバー束端面への光の分散・集中
を最適にコントロールできる。

【００４８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、光源からの光を太い光ファイバー束端面にほぼ均等
に入射することができ、大光量の照明光の伝送に用いる
ことのできる光伝送装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る光伝送装置を示す側面
断面図である。

【図２】図１の光伝送装置の光源部及び光散乱・反射部
の拡大図である。

【図３】同光伝送装置の光散乱・反射部の分解斜視図で
ある。

【図４】図４（Ａ）は同光伝送装置の光ファイバー束の
端面を示す拡大正面図であり、図４（Ｂ）は光微調整機
構を示す正面図である。同光伝送装置の光ファイバー束
の端面を示す拡大正面図である。

【図５】本発明に係る光伝送装置のロッドの他の例を示
す側面図である。

【図６】光伝送装置の一従来例を示す断面側面図であ
る。

【図７】図６の光伝送装置の光ファイバー束の端面（入
射ユニットの入射端面）を示す正面図である。

【符号の説明】

１光伝送装置３ケース５光源
部７光学ウインドウ８吸引
パイプ９コールドリフレクター１０光散乱・反射部１１ローター１１ａ
通気孔１２ベアリング１３膨張材１３ａ
凹凸１４ハウジング１５筒形ミラー１５ａ
溝１７紫外線カットフィルター１８前部ロッド１８ａ
円錐部１９後部ロッド２１内
固定リング２３膨張材２３ａ
凹凸２５筒形ミラー２７外
固定リング３０空気供給ノズル３１フ
ァン４０光ファイバー束４１光
ファイバーｔ隙間４３入射側端部４３ａ
入射端面４５冷却空気供給管４５ａ
先端４７冷却空気供給装置４９修
正リング６０光微調整機構８１〜８２ロッド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、該光源から光照射を受けるとともに回転する光散乱ロー
ターと、該ローターで散乱・反射される光を集光する筒形ミラー
と、該ミラーの端部に配列されている光ファイバー束と、を具備することを特徴とする光伝送装置。
【請求項２】前記ローターが、前記光源に頂点側を向
けた円錐形面（円錐台面を含む）を有し、前記ミラーが、該ローターの外周に離間してリング状に
設けられていることを特徴とする請求項１記載の光伝送
装置。
【請求項３】前記ミラーも回転することを特徴とする
請求項１又は２記載の光伝送装置。
【請求項４】前記ローターを回転させる風車と、該風
車に空気流を吹き付けるノズルと、をさらに具備するこ
とを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の光伝送
装置。
【請求項５】前記光ファイバー束端部の中心部に冷却
空気を出す冷却管が設けられていることを特徴とする請
求項１〜４いずれか１項記載の光伝送装置。