JP2006154408A

JP2006154408A - Fiber array

Info

Publication number: JP2006154408A
Application number: JP2004345955A
Authority: JP
Inventors: Miyoko Fujimoto; 美代子藤本; Hiroshi Kouda; 浩耕田; Kazuhiro Okamoto; 和弘岡本
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2006-06-15

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fiber array capable of performing uniform light irradiation in a wide range and enabling splice loss of light to be reduced. <P>SOLUTION: The fiber array has constitution in which a light transmission plate 6 is connected to outgoing ends of a plurality of optical fibers 3 which are aligned, thereby light with substantially equal light intensity can be emitted from whole region of an outgoing surface 6b of the light transmission plate 6 through which illumination light 23 is emitted, and the fiber array can perform uniform light irradiation in a wide range as a result. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明はファイバアレイ及び該ファイバアレイを用いた光照射装置に関し、特に、出射面における光度分布を均一化するための改良に関するものである。 The present invention relates to a fiber array and a light irradiation apparatus using the fiber array, and more particularly to an improvement for making a light intensity distribution uniform on an exit surface.

生産工場等のライン照明に好適な照明装置として、図９に示すライン状ライトガイド１０１が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
このライン状ライトガイド１０１は、複数本の光ファイバ１０３を入射端１０３ａ側では適宜結束具１０４によって略円形断面に束ね、出射端１０３ｂ側では専用の結束具１０５によって細長い帯状断面に束ねたものである。
このライン状ライトガイド１０１によれば、入射端１０３ａに対向配置された光源１０７から出射される光の束１０８を、細長い矩形断面の光束１０９に変換して出射するため、生産ラインに沿った効率的な照明が可能になる。 A line-shaped light guide 101 shown in FIG. 9 has been proposed as a lighting device suitable for line lighting in a production factory (see, for example, Patent Document 1).
The line-shaped light guide 101 is formed by bundling a plurality of optical fibers 103 into a substantially circular cross section by a binding device 104 as appropriate on the incident end 103a side, and bundling in a strip-like cross section by a dedicated binding device 105 on the emission end 103b side. is there.
According to the line-shaped light guide 101, the light bundle 108 emitted from the light source 107 disposed opposite to the incident end 103a is converted into a light beam 109 having a long and narrow rectangular cross section, and thus the efficiency along the production line. Lighting becomes possible.

特開２００３−２２２７４１号公報JP 2003-222741 A

ところが、上記ライン状ライトガイド１０１では、各光ファイバ１０３に入射した光は、その光ファイバ１０３の出射端１０３ｂから直に生産ライン上の光照射部に出射されるため、光源１０７の光度分布が、光照射部における光のパワー（照度）分布に大きく影響する。 However, in the line-shaped light guide 101, the light incident on each optical fiber 103 is emitted directly from the emission end 103b of the optical fiber 103 to the light irradiating unit on the production line. This greatly affects the power (illuminance) distribution of light in the light irradiation section.

即ち、光源１０７から出射される光の束１０８は、中心部ではその周縁よりも光度が高い光度分布を有する。そのため、光の束１０８の中心部の光を受けた光ファイバ１０３は出射端１０３ｂから強い光を出射する一方、光の束１０８の周縁部の光を受けた光ファイバ１０３は出射端１０３ｂから弱い光を出射するようになってしまう。
従って、入射端１０３ａで束の中心に位置した光ファイバ１０３を、そのまま出射端１０３ｂでも中央に配列すると、図１０に示すように、光照射部における照度分布Ｆ１は、照射域の両端で照度が低下した形になり、均一な明るさの照明を広範囲に得ることが難しい。 That is, the bundle of light 108 emitted from the light source 107 has a luminous intensity distribution having a luminous intensity higher than that of the peripheral edge in the central part. Therefore, the optical fiber 103 that has received the light at the center of the light bundle 108 emits strong light from the emission end 103b, while the optical fiber 103 that has received the light at the periphery of the light bundle 108 is weak from the emission end 103b. It comes to emit light.
Therefore, when the optical fiber 103 positioned at the center of the bundle at the incident end 103a is arranged as it is at the center also at the output end 103b, as shown in FIG. 10, the illuminance distribution F1 in the light irradiator has illuminance at both ends of the irradiation area. It is difficult to obtain a wide range of illumination with a uniform brightness due to the reduced shape.

このような問題を解決するため、入射端１０３ａが、光ファイバ束の中心部に配置された光ファイバ１０３の出射端１０３ｂは、細長い帯状断面の光ファイバ束の中では両端側に多く配置されるように、各光ファイバ１０３の配列を調整することが提案された。
しかし、このような配列調整は、多大な手間がかかり、また、正確に配列調整することは困難であった。
また、仮に、配列調整ができたとしても、光源１０７の経年劣化等によって、ライン状ライトガイド１０１に入射する光の束１０８の光度分布が変化すると、再び、照度分布にばらつきが生じてしまい、均一な照度分布を安定維持することが難しいという問題もあった。
なお、均一な照度分布を得るため、大きなレンズや特別に設計されたレンズ等の光学系を使用することも考慮できるが、このような光学系は製品コストの高騰を招く。 In order to solve such a problem, the exit end 103b of the optical fiber 103 in which the incident end 103a is disposed at the center of the optical fiber bundle is disposed on both ends in the optical fiber bundle having an elongated strip-shaped cross section. As described above, it has been proposed to adjust the arrangement of the optical fibers 103.
However, such arrangement adjustment takes a lot of time and is difficult to adjust the arrangement accurately.
Even if the arrangement can be adjusted, if the luminous intensity distribution of the light bundle 108 incident on the linear light guide 101 changes due to deterioration of the light source 107 or the like, the illuminance distribution again varies, There is also a problem that it is difficult to stably maintain a uniform illuminance distribution.
In order to obtain a uniform illuminance distribution, use of an optical system such as a large lens or a specially designed lens can be considered, but such an optical system causes an increase in product cost.

また、図１１に示すように、光源１０７から出射された光の束１０８の内、各光ファイバ１０３のクラッド１０３ｃや、隣接する光ファイバ１０３間の隙間１１１に入射した分の光はロスとなり、光ファイバ１０３のコア１０３ｄに入射した光だけしか、有効光にならない。従って、光源１０７とライン状ライトガイド１０１との間での接続ロスが大きいという難点もあった。 Further, as shown in FIG. 11, the amount of light incident on the clad 103 c of each optical fiber 103 or the gap 111 between adjacent optical fibers 103 in the bundle of light 108 emitted from the light source 107 becomes a loss, Only the light incident on the core 103d of the optical fiber 103 becomes effective light. Therefore, there is a problem that a connection loss between the light source 107 and the linear light guide 101 is large.

本発明の目的は、上記事情に鑑みなされたものであり、光を広範囲に均一照射することができ、また、光の接続ロスを低減することができるファイバアレイ及び該ファイバアレイを用いた光照射装置を提供することにある。 An object of the present invention has been made in view of the above circumstances, a fiber array capable of uniformly irradiating light over a wide range and reducing light connection loss, and light irradiation using the fiber array. To provide an apparatus.

上記目的を達成するために、本発明に係る請求項１記載のファイバアレイは、整列した複数本の光ファイバの出射端に導光板を接続したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a fiber array according to claim 1 of the present invention is characterized in that a light guide plate is connected to the exit ends of a plurality of aligned optical fibers.

本発明に係る請求項２記載のファイバアレイは、請求項１に記載のファイバアレイにおいて、前記導光板は、前記光ファイバから光が導入される入射面の形状と、入射した光を出射する出射面の形状とが相異していることを特徴とする。 The fiber array according to a second aspect of the present invention is the fiber array according to the first aspect, wherein the light guide plate has a shape of an incident surface into which light is introduced from the optical fiber and an outgoing light that emits the incident light. The shape of the surface is different.

本発明に係る請求項３記載のファイバアレイは、請求項１又は２に記載のファイバアレイにおいて、前記光ファイバの配列ピッチが光照射部において必要な照度分布に応じて変化していることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the fiber array according to the first or second aspect, wherein the arrangement pitch of the optical fibers is changed in accordance with a required illuminance distribution in the light irradiation unit. And

本発明に係る請求項４記載のファイバアレイは、請求項３に記載のファイバアレイにおいて、前記光照射部の中央域に光を照射する中央光ファイバ群よりも光照射部の外側域に光を照射する外側光ファイバ群の方が、前記配列ピッチが密になっていることを特徴とする。 A fiber array according to a fourth aspect of the present invention is the fiber array according to the third aspect, wherein the light is emitted to the outer region of the light irradiation unit rather than the central optical fiber group that irradiates the central region of the light irradiation unit. The outer optical fiber group to be irradiated is characterized in that the arrangement pitch is denser.

上記目的を達成するために、本発明に係る請求項５記載の光照射装置は、光ファイバの出射端に導光板を接続すると共に、各光ファイバのそれぞれの入射端に独立して光源を接続したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the light irradiation apparatus according to claim 5 according to the present invention has a light guide plate connected to the output end of the optical fiber and a light source connected independently to each incident end of each optical fiber. It is characterized by that.

本発明に係る請求項６記載の光照射装置は、請求項５に記載の光照射装置において、前記光ファイバに接続する光源の光強度が、光照射部において必要な照度分布に応じて変化していることを特徴とする。 The light irradiation apparatus according to claim 6 of the present invention is the light irradiation apparatus according to claim 5, wherein the light intensity of the light source connected to the optical fiber changes according to the illuminance distribution required in the light irradiation section. It is characterized by.

本発明に係る請求項７記載の光照射装置は、請求項６に記載の光照射装置において、前記光源の光強度は光照射部の中央よりも外側で強くなっていることを特徴とする。 A light irradiation apparatus according to a seventh aspect of the present invention is the light irradiation apparatus according to the sixth aspect, wherein the light intensity of the light source is stronger outside the center of the light irradiation section.

本発明の請求項１記載のファイバアレイによれば、ファイバアレイを構成している各光ファイバの出射端から出射される光は、導光板を通過する際に、導光板の対向側面での反射を繰り返すことで、導光板内に略均一に拡散した状態になって、導光板の出射端からは略均一な光度分布を持って出射されるようになる。
従って、例えば、生産ライン上の光照射部には、光を広範囲に均一照射することができる。 According to the fiber array of the first aspect of the present invention, the light emitted from the emission end of each optical fiber constituting the fiber array is reflected on the opposite side surface of the light guide plate when passing through the light guide plate. By repeating the above, the light is diffused substantially uniformly in the light guide plate, and the light is emitted from the light emission end of the light guide plate with a substantially uniform light intensity distribution.
Therefore, for example, the light irradiation unit on the production line can be uniformly irradiated with light over a wide range.

本発明の請求項２記載のファイバアレイによれば、導光板の入射面を、光ファイバの光軸に直交する平坦面に形成しておくことによって、光ファイバとの接続を容易にすることができる。また、導光板の出射面は、例えば凸曲面、又は凹曲面、又は入射面と大きさの異なる矩形平面等、入射面と異なる形状に設定しておくことで、導光板の出射面から放射される照明光の照射範囲や、照度分布を適宜に調整することができる。 According to the fiber array of the second aspect of the present invention, the incident surface of the light guide plate is formed on a flat surface orthogonal to the optical axis of the optical fiber, thereby facilitating connection with the optical fiber. it can. In addition, the exit surface of the light guide plate is radiated from the exit surface of the light guide plate by setting it to a shape different from the entrance surface, such as a convex curved surface, a concave curved surface, or a rectangular plane having a size different from that of the entrance surface. The illumination light irradiation range and the illuminance distribution can be appropriately adjusted.

本発明の請求項３記載のファイバアレイによれば、導光板の入射面に入射する光束は、導光板に接続された光ファイバ束における光ファイバの配列ピッチの変化に対応した光度分布を持ち、導光板の出射面における光度分布に変化を与えることができる。
そして、例えば、請求項４に記載のように、導光板の周縁部に光が高密度に入射するように光ファイバ束におけるファイバ相互の配列ピッチに変化を与えておくことで、導光板の出射面から出射される光の光度分布は、光照射部の周縁部での照度の低下が確実に少なくなるように調整することができ、明るさがより均一化された照明を実施することができる。 According to the fiber array of claim 3 of the present invention, the light beam incident on the incident surface of the light guide plate has a luminous intensity distribution corresponding to the change in the arrangement pitch of the optical fibers in the optical fiber bundle connected to the light guide plate, A change can be given to the luminous intensity distribution on the exit surface of the light guide plate.
For example, as described in claim 4, by changing the arrangement pitch between the fibers in the optical fiber bundle so that light enters the peripheral portion of the light guide plate at a high density, the light guide plate emits light. The luminous intensity distribution of the light emitted from the surface can be adjusted so as to surely reduce the decrease in illuminance at the peripheral edge of the light irradiation unit, and illumination with more uniform brightness can be implemented. .

本発明の請求項５記載の光照射装置によれば、光ファイバの出射端に接続された導光板によって、出射する照明光を広域に渡って、均一化することができると同時に、光ファイバの入射端に各光ファイバ毎に装備された光源により、接続ロスを低減させることができ、効率の高い均一照明を実現することができる。 According to the light irradiation device of the fifth aspect of the present invention, the emitted light can be made uniform over a wide area by the light guide plate connected to the output end of the optical fiber, and at the same time, Connection loss can be reduced by the light source provided for each optical fiber at the incident end, and high-efficiency uniform illumination can be realized.

本発明の請求項６記載の光照射装置によれば、各光ファイバ毎に装備される光源の発光強度に変化を付与することで、導光板へ入射される光束における光度分布をより高精度に調整して、光照射部における照度分布をより高精度に調整することができる。
そして、例えば、請求項７に記載のように、導光板の周縁部に光度の高い光が入射するように、配備する光源の光度に変化を与えておくことで、導光板の出射面から出射される光の光度分布は、光照射部の周縁部での照度の低下が確実に少なくなるように調整することができ、明るさがより均一化された照明を実施することができる。 According to the light irradiation device of the sixth aspect of the present invention, the light intensity distribution in the light beam incident on the light guide plate can be made more accurate by changing the light emission intensity of the light source provided for each optical fiber. By adjusting, the illuminance distribution in the light irradiation unit can be adjusted with higher accuracy.
And, for example, as described in claim 7, by changing the light intensity of the light source to be arranged so that light having high light intensity is incident on the peripheral edge of the light guide plate, the light is emitted from the light exit surface of the light guide plate. The luminous intensity distribution of the emitted light can be adjusted so that the decrease in illuminance at the peripheral edge of the light irradiating portion is surely reduced, and illumination with more uniform brightness can be implemented.

以下、本発明に係るファイバアレイ及び該ファイバアレイを用いた光照射装置の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１乃至図３は本発明に係るファイバアレイ及び該ファイバアレイを用いた光照射装置の第１の実施の形態を示したもので、図１は本発明に係るファイバアレイ及び該ファイバアレイを用いた光照射装置の第１の実施の形態の斜視図、図２は図１に示したファイバアレイのファイバアレイ本体の製造方法の説明図、図３は図１に示したファイバアレイの導光板内での光の進行及び、導光板からの出射光の説明図である。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a fiber array and a light irradiation apparatus using the fiber array according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 to 3 show a first embodiment of a fiber array and a light irradiation apparatus using the fiber array according to the present invention. FIG. 1 uses the fiber array according to the present invention and the fiber array. 2 is a perspective view of the first embodiment of the light irradiation apparatus, FIG. 2 is an explanatory diagram of a method of manufacturing the fiber array main body of the fiber array shown in FIG. 1, and FIG. It is explanatory drawing of the progress of the light in, and the emitted light from a light-guide plate.

この第１の実施の形態の光照射装置１は、複数本の光ファイバ３を横一列に整列させたファイバアレイ本体４と、このファイバアレイ本体４の各光ファイバ３の出射端に接続された導光板６と、ファイバアレイ本体４の各光ファイバ３毎に独立して装備されて各光ファイバ３の入射端に接続された複数個の光源８とから構成されている。なお、本明細書では、光源８を除いたファイバアレイ本体４と導光板６とからなる構成をファイバアレイと呼称する。 The light irradiation device 1 according to the first embodiment is connected to a fiber array body 4 in which a plurality of optical fibers 3 are aligned in a horizontal row, and an output end of each optical fiber 3 of the fiber array body 4. The light guide plate 6 includes a plurality of light sources 8 that are provided independently for each optical fiber 3 of the fiber array body 4 and connected to the incident end of each optical fiber 3. In the present specification, a configuration including the fiber array body 4 and the light guide plate 6 excluding the light source 8 is referred to as a fiber array.

ファイバアレイ本体４は、図２に示す製造方法によって製造される。
まず、図２（ａ）に示すように、複数本のファイバ位置決め用のＶ溝１１が所定のピッチで形成されたＶ溝基板１３に光ファイバ３を整列させる。
次いで、図２（ｂ）に示すように、整列された複数本の光ファイバ３群の上に、光ファイバ３相互を接着固定する蓋基板１５を接着する。この蓋基板１５は、所定の強度を持つ基板１６の片面に、光ファイバ３相互を接着する接着層１７を装備したものである。
以上によって、複数本の光ファイバ３が所定の配列ピッチで横一列に整列したファイバアレイ本体４が得られる。 The fiber array body 4 is manufactured by the manufacturing method shown in FIG.
First, as shown in FIG. 2A, the optical fiber 3 is aligned with a V-groove substrate 13 on which a plurality of fiber positioning V-grooves 11 are formed at a predetermined pitch.
Next, as shown in FIG. 2B, a lid substrate 15 that bonds and fixes the optical fibers 3 is bonded onto the group of a plurality of optical fibers 3 aligned. The lid substrate 15 is provided with an adhesive layer 17 for bonding the optical fibers 3 to one side of a substrate 16 having a predetermined strength.
As described above, a fiber array body 4 in which a plurality of optical fibers 3 are arranged in a horizontal row at a predetermined arrangement pitch is obtained.

本実施の形態の場合、Ｖ溝基板１３上のＶ溝１１の配列ピッチは、Ｖ溝基板１３上全域で均一に設定されている。 In the case of the present embodiment, the arrangement pitch of the V grooves 11 on the V groove substrate 13 is set uniformly over the entire area on the V groove substrate 13.

導光板６は、入射面６ａ及び出射面６ｂが互いに平行な平坦面に形成された略直方体状で、図３に示すように、ファイバアレイ本体４の各光ファイバ３から入射面６ａに入射した光２１は、導光板６の対向側面（左右の両側面及び上下の両側面）での反射を繰り返して、出射面６ｂ側に進み、出射面６ｂから出射される照明光２３は、角度θ１の拡散光となる。 The light guide plate 6 has a substantially rectangular parallelepiped shape in which the entrance surface 6a and the exit surface 6b are formed in parallel flat surfaces. As shown in FIG. 3, the light guide plate 6 enters the entrance surface 6a from each optical fiber 3 of the fiber array body 4. The light 21 repeats reflection on the opposite side surfaces (the left and right side surfaces and the upper and lower side surfaces) of the light guide plate 6 and proceeds to the exit surface 6b side, and the illumination light 23 emitted from the exit surface 6b has an angle θ1. Diffused light.

光源８は、出射する光が、全て対応する光ファイバ３のコアに入射するように、外径や光ファイバ３の入射端までの離間距離が調整されたものである。
本実施の形態の場合、装備された複数個の光源８は、何れも発光強度が同一のものである。 The light source 8 is one in which the outer diameter and the separation distance to the incident end of the optical fiber 3 are adjusted so that all the emitted light enters the core of the corresponding optical fiber 3.
In the case of the present embodiment, the plurality of light sources 8 that are equipped all have the same emission intensity.

以上に説明した光照射装置１によれば、光照射装置１を構成している各光ファイバ３の出射端から出射される光２１は、導光板６を通過する際に、導光板６の対向側面での反射を繰り返すことで、導光板６内で略均一に拡散した状態になって、導光板６の出射面６ｂからは略均一な光度分布を持った照明光２３として出射されるようになる。
従って、例えば、生産ライン上の光照射部には、光を広範囲に均一照射することができる。 According to the light irradiation device 1 described above, the light 21 emitted from the emission end of each optical fiber 3 constituting the light irradiation device 1 faces the light guide plate 6 when passing through the light guide plate 6. By repeating the reflection on the side surface, the light is diffused substantially uniformly in the light guide plate 6 so that it is emitted from the light exit surface 6b of the light guide plate 6 as illumination light 23 having a substantially uniform light intensity distribution. Become.
Therefore, for example, the light irradiation unit on the production line can be uniformly irradiated with light over a wide range.

また、本実施の形態の光照射装置１によれば、光源８は、ファイバアレイ本体４を構成している各光ファイバ３毎に独立しているため、光源８から発射される光の全てを対応する光ファイバ３のコア内に入射させることができ、光源８から発射された光が光ファイバ３のクラッドや光ファイバ３相互間の隙間に入射することによる光の接続ロスを低減することもでき、効率の高い均一照明を実現することができる。 Moreover, according to the light irradiation apparatus 1 of this Embodiment, since the light source 8 is independent for each optical fiber 3 which comprises the fiber array main body 4, all the light emitted from the light source 8 is received. It can be made to enter into the core of the corresponding optical fiber 3, and the light connection loss caused by the light emitted from the light source 8 entering the clad of the optical fiber 3 or the gap between the optical fibers 3 can also be reduced. And uniform illumination with high efficiency can be realized.

なお、導光板６の入射面６ａ及び出射面６ｂの形状は同一でなくてもよく、導光板６の構造は上記実施の形態に限定しない。
図４は本発明に係るファイバアレイの第２の実施の形態の斜視図であり、図５は図４に示したファイバアレイの導光板内での光の進行及び、導光板からの出射光の説明図である。 In addition, the shapes of the entrance surface 6a and the exit surface 6b of the light guide plate 6 may not be the same, and the structure of the light guide plate 6 is not limited to the above embodiment.
FIG. 4 is a perspective view of the second embodiment of the fiber array according to the present invention, and FIG. 5 is a diagram illustrating the progress of light in the light guide plate of the fiber array shown in FIG. It is explanatory drawing.

ここに示したファイバアレイ３１は、導光板６の構造を改良したもので、それ以外の構成は、第１の実施の形態と共通でよい。第１実施の形態と共通の構成については、同番号を付して説明を省略する。
この実施の形態の導光板６は、光ファイバ３から光２１が導入される入射面６ａと入射した光を出射する出射面６ｂとが互いに平行な平坦面である点は、第１の実施の形態と共通であるが、出射面６ｂの幅寸法が入射面６ａよりも小さく設定され、全体的には、先細りの台形状になっている。 The fiber array 31 shown here is an improved structure of the light guide plate 6, and other configurations may be the same as those in the first embodiment. Constituent elements common to the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
The light guide plate 6 of this embodiment is that the incident surface 6a through which the light 21 is introduced from the optical fiber 3 and the output surface 6b that emits the incident light are flat surfaces parallel to each other. Although it is common to the form, the width dimension of the exit surface 6b is set smaller than the entrance surface 6a, and the overall shape is a tapered trapezoid.

このような形状の導光板６では、図５に示すように、ファイバアレイ本体４の各光ファイバ３から入射面６ａに入射した光２１は、導光板６の対向側面（左右の両側面及び上下の両側面）での反射を繰り返して、出射面６ｂ側に進み、出射面６ｂから出射される照明光２３は、角度θ２の拡散光となる。この場合の角度θ２は、第１の実施の形態における拡散角度θ１よりも大きく、より広域に照明光２３を放射したい場合に適する。 In the light guide plate 6 having such a shape, as shown in FIG. 5, the light 21 incident on the incident surface 6 a from each optical fiber 3 of the fiber array body 4 is opposed to the opposite side surfaces (the left and right side surfaces and the upper and lower sides) of the light guide plate 6. The illumination light 23 emitted from the exit surface 6b becomes diffused light having an angle θ2. The angle θ2 in this case is larger than the diffusion angle θ1 in the first embodiment, and is suitable for the case where it is desired to radiate the illumination light 23 in a wider area.

図６は、本発明に係るファイバアレイの第３の実施の形態を示したものである。
この実施の形態のファイバアレイ３２は、導光板６の構造を改良したもので、それ以外の構成は、第１の実施の形態と共通でよい。第１実施の形態と共通の構成については、同番号を付して説明を省略する。
この実施の形態の導光板６は、光ファイバ３から光２１が導入される入射面６ａと入射した光を出射する出射面６ｂとが互いに平行な平坦面である点は、第１の実施の形態と共通であるが、出射面６ｂの幅寸法が入射面６ａよりも大きく設定され、全体的には、先広がりの台形状になっている。 FIG. 6 shows a third embodiment of the fiber array according to the present invention.
The fiber array 32 of this embodiment is an improvement of the structure of the light guide plate 6, and the other configuration may be the same as that of the first embodiment. Constituent elements common to the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
The light guide plate 6 of this embodiment is that the incident surface 6a through which the light 21 is introduced from the optical fiber 3 and the output surface 6b that emits the incident light are flat surfaces parallel to each other. Although it is common to the form, the width of the exit surface 6b is set larger than that of the entrance surface 6a, and as a whole, it has a trapezoidal shape that spreads forward.

このような形状の導光板６では、図６に示したように、ファイバアレイ本体４の各光ファイバ３から入射面６ａに入射した光２１は、導光板６の対向側面（左右の両側面及び上下の両側面）での反射を繰り返して、出射面６ｂ側に進み、出射面６ｂから出射される照明光２３は、角度θ３の拡散光となる。この場合の角度θ３は、第１の実施の形態における拡散角度θ１よりも小さく、照明光２３の放射域を狭めたい場合に適する。 In the light guide plate 6 having such a shape, as shown in FIG. 6, the light 21 incident on the incident surface 6 a from each optical fiber 3 of the fiber array main body 4 is opposed to the opposite side surfaces (left and right side surfaces and left and right side surfaces) of the light guide plate 6. The illumination light 23 emitted from the exit surface 6b is repeatedly diffused at an angle θ3. The angle θ3 in this case is smaller than the diffusion angle θ1 in the first embodiment, and is suitable when it is desired to narrow the radiation area of the illumination light 23.

図７は、本発明に係るファイバアレイの第４の実施の形態を示したものである。
この実施の形態のファイバアレイ３３は、導光板６の構造を改良したもので、それ以外の構成は、第１の実施の形態と共通でよい。第１実施の形態と共通の構成については、同番号を付して説明を省略する。
この実施の形態の導光板６は、光ファイバ３から光２１が導入される入射面６ａが光ファイバ３の光軸に直交する平坦面である点は第１の実施の形態と共通している。しかし、出射面６ｂは、平坦面ではなく、凹状の湾曲面に形成されている。 FIG. 7 shows a fourth embodiment of the fiber array according to the present invention.
The fiber array 33 of this embodiment is an improvement of the structure of the light guide plate 6, and the other configuration may be the same as that of the first embodiment. Constituent elements common to the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
The light guide plate 6 of this embodiment is common to the first embodiment in that the incident surface 6a through which the light 21 is introduced from the optical fiber 3 is a flat surface orthogonal to the optical axis of the optical fiber 3. . However, the emission surface 6b is not a flat surface but a concave curved surface.

このような形状の導光板６では、図７に示したように、ファイバアレイ本体４の各光ファイバ３から入射面６ａに入射した光２１は、導光板６の対向側面（左右の両側面及び上下の両側面）での反射を繰り返して、出射面６ｂ側に進み、出射面６ｂから出射される照明光２３は、角度θ４の拡散光となる。この場合の角度θ４は、第１の実施の形態における拡散角度θ１よりも大きく、照明光２３の放射域を拡大したい場合に適する。 In the light guide plate 6 having such a shape, as shown in FIG. 7, the light 21 incident on the incident surface 6 a from each optical fiber 3 of the fiber array body 4 is transmitted to the opposite side surfaces (the left and right side surfaces and the left and right side surfaces) of the light guide plate 6. The illumination light 23 emitted from the exit surface 6b is repeatedly diffused at an angle θ4. The angle θ4 in this case is larger than the diffusion angle θ1 in the first embodiment, which is suitable when it is desired to expand the radiation area of the illumination light 23.

図８は、本発明に係るファイバアレイの第５の実施の形態を示したものである。
この実施の形態のファイバアレイ３４は、導光板６の構造を改良したもので、それ以外の構成は、第１の実施の形態と共通でよい。第１実施の形態と共通の構成については、同番号を付して説明を省略する。
この実施の形態の導光板６は、光ファイバ３から光２１が導入される入射面６ａが光ファイバ３の光軸に直交する平坦面である点は第１の実施の形態と共通している。しかし、出射面６ｂは、平坦面ではなく、凸状の湾曲面に形成されている。 FIG. 8 shows a fifth embodiment of the fiber array according to the present invention.
The fiber array 34 of this embodiment is obtained by improving the structure of the light guide plate 6, and the other configuration may be the same as that of the first embodiment. Constituent elements common to the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
The light guide plate 6 of this embodiment is common to the first embodiment in that the incident surface 6a through which the light 21 is introduced from the optical fiber 3 is a flat surface perpendicular to the optical axis of the optical fiber 3. . However, the emission surface 6b is not a flat surface but a convex curved surface.

このような形状の導光板６では、図８に示したように、ファイバアレイ本体４の各光ファイバ３から入射面６ａに入射した光２１は、導光板６の対向側面（左右の両側面及び上下の両側面）での反射を繰り返して、出射面６ｂ側に進み、出射面６ｂから出射される照明光２３は、角度θ５の拡散光となる。この場合の角度θ５は、第１の実施の形態における拡散角度θ１よりも小さく、照明光２３の放射域を狭くしたい場合に適する。 In the light guide plate 6 having such a shape, as shown in FIG. 8, the light 21 incident on the incident surface 6 a from each optical fiber 3 of the fiber array body 4 is transmitted to the opposite side surfaces (left and right side surfaces and left and right side surfaces) of the light guide plate 6. The illumination light 23 emitted from the exit surface 6b is repeatedly diffused at an angle θ5. The angle θ5 in this case is smaller than the diffusion angle θ1 in the first embodiment, and is suitable when it is desired to narrow the radiation area of the illumination light 23.

以上の図４乃至図８に示したように、導光板６は、入射面６ａを、光ファイバ３の光軸に直交する平坦面に形成しておくことによって、光ファイバ３との接続を容易にすることができる。そして、導光板６の出射面６ｂを、例えば、図８に示した凸曲面、又は図７に示した凹曲面、又は図６及び図５に示したように入射面６ａと大きさの異なる矩形平面等、入射面６ａと異なる形状に設定しておくことで、導光板６の出射面６ｂから放射される照明光２３の照射範囲や、照度分布を適宜に調整することができる。 As shown in FIGS. 4 to 8, the light guide plate 6 can be easily connected to the optical fiber 3 by forming the incident surface 6a on a flat surface orthogonal to the optical axis of the optical fiber 3. Can be. The exit surface 6b of the light guide plate 6 is, for example, a convex curved surface shown in FIG. 8, a concave curved surface shown in FIG. 7, or a rectangle having a size different from that of the incident surface 6a as shown in FIGS. By setting the shape different from the incident surface 6a, such as a flat surface, the irradiation range of the illumination light 23 emitted from the emission surface 6b of the light guide plate 6 and the illuminance distribution can be appropriately adjusted.

なお、上記の各実施の形態では、いずれも、ファイバアレイ本体４を構成する各光ファイバ３相互の配列ピッチは、均一にされている。
しかし、ファイバアレイ本体４における光ファイバ３の配列ピッチが、生産ライン上の光照射部において必要な照度分布に応じて変化させておくこともできる。 In each of the above embodiments, the arrangement pitch between the optical fibers 3 constituting the fiber array body 4 is uniform.
However, the arrangement pitch of the optical fibers 3 in the fiber array main body 4 can be changed according to the required illuminance distribution in the light irradiation section on the production line.

このようにすると、導光板６の入射面６ａに入射する光束は、導光板６に接続された光ファイバ３束における光ファイバ３の配列ピッチの変化に対応した光度分布を持ち、導光板６の出射面６ｂにおける照度分布に変化を与えることができる。
そして、例えば、導光板６の周縁部に光が高密度に入射するように光ファイバ３束におけるファイバ相互の配列ピッチに変化を与えておくことで、導光板６の出射面６ｂから出射される光の光度分布は、光照射部の周縁部での照度の低下が少なくなるように調整することができ、明るさがより均一化された照明を得ることができる。 Thus, the light beam incident on the incident surface 6 a of the light guide plate 6 has a luminous intensity distribution corresponding to the change in the arrangement pitch of the optical fibers 3 in the bundle of optical fibers 3 connected to the light guide plate 6. It is possible to change the illuminance distribution on the exit surface 6b.
Then, for example, by changing the arrangement pitch between the fibers in the bundle of optical fibers 3 so that light enters the peripheral portion of the light guide plate 6 with high density, the light is emitted from the emission surface 6 b of the light guide plate 6. The luminous intensity distribution of the light can be adjusted so that the decrease in illuminance at the peripheral edge of the light irradiating part is reduced, and illumination with more uniform brightness can be obtained.

また、上記の各実施の形態では、各光ファイバ３の入射端に接続する複数個の光源８は、同一の光強度のものを使用した。
しかし、各光源８の光強度を、生産ライン上の光照射部において必要な照度分布に応じて変化させた構成とすることもできる。 In each of the above embodiments, the plurality of light sources 8 connected to the incident ends of the optical fibers 3 have the same light intensity.
However, the light intensity of each light source 8 can be changed according to the required illuminance distribution in the light irradiating unit on the production line.

このようにすると、各光ファイバ３毎に装備される光源８の発光強度に変化を付与したことで、導光板６へ入射される光束における光度分布を変えて、光照射部における照度分布をより高精度に調整することができる。
そして、例えば、導光板６の周縁部に光度の高い光が入射するように、配備する複数個の光源８の光度に変化を与えておくことで、導光板６の出射面６ｂから出射される光の光度分布は、光照射部の周縁部での照度の低下が少なくなるように調整することができ、明るさがより均一化された照明を実施することができる。 In this way, by changing the light emission intensity of the light source 8 provided for each optical fiber 3, the luminous intensity distribution in the light beam incident on the light guide plate 6 is changed, and the illuminance distribution in the light irradiating unit is further increased. It can be adjusted with high accuracy.
Then, for example, by changing the luminous intensity of the plurality of light sources 8 to be arranged so that light having high luminous intensity is incident on the peripheral portion of the light guide plate 6, the light is emitted from the emission surface 6 b of the light guide plate 6. The luminous intensity distribution of the light can be adjusted so that the decrease in illuminance at the peripheral edge of the light irradiation unit is reduced, and illumination with more uniform brightness can be implemented.

また、上記各実施の形態では、ファイバアレイ本体４として、光ファイバ３を横一列に配列したものを示したが、ファイバアレイ本体４を上下に多段に重ねて、多数の光ファイバ３が行列状に所定のピッチで配列された構成としても良い。
その場合には、光源８の配列も、上下に多段に並んだ構成となる。
また、複数本の光ファイバ３を所定の配列ピッチで並べて一体化したファイバアレイ本体の外郭形状は、以上に説明した矩形状に限らない。ライン状ではなく、円形の照明範囲が要求される場合には、ファイバアレイ本体を構成する光ファイバを、円形状に束ねた構造にすることも考えられる。 In each of the above embodiments, the fiber array main body 4 is shown in which the optical fibers 3 are arranged in a horizontal row. However, the fiber array main bodies 4 are stacked in multiple stages, and a large number of optical fibers 3 are arranged in a matrix. It is good also as a structure arranged in a predetermined pitch.
In that case, the arrangement of the light sources 8 is also arranged in multiple stages in the vertical direction.
Further, the outer shape of the fiber array main body in which a plurality of optical fibers 3 are arranged and integrated at a predetermined arrangement pitch is not limited to the rectangular shape described above. In the case where a circular illumination range is required instead of a line shape, it may be considered that the optical fibers constituting the fiber array main body are bundled in a circular shape.

本発明に係るファイバアレイ及び該ファイバアレイを用いた光照射装置の第１の実施の形態の斜視図である。1 is a perspective view of a first embodiment of a fiber array and a light irradiation device using the fiber array according to the present invention. 図１に示したファイバアレイのファイバアレイ本体の製造方法の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the fiber array main body of the fiber array shown in FIG. 図１に示したファイバアレイの導光板内での光の進行及び、導光板からの出射光の説明図である。It is explanatory drawing of the progress of the light in the light guide plate of the fiber array shown in FIG. 1, and the emitted light from a light guide plate. 本発明に係るファイバアレイの第２の実施の形態の斜視図である。It is a perspective view of 2nd Embodiment of the fiber array which concerns on this invention. 図４に示したファイバアレイの導光板内での光の進行及び、導光板からの出射光の説明図である。It is explanatory drawing of the progress of the light in the light guide plate of the fiber array shown in FIG. 4, and the emitted light from a light guide plate. 本発明に係るファイバアレイの第３の実施の形態における光の進行を示す平面図である。It is a top view which shows the advance of the light in 3rd Embodiment of the fiber array which concerns on this invention. 本発明に係るファイバアレイの第４の実施の形態における光の進行を示す平面図である。It is a top view which shows the advance of the light in 4th Embodiment of the fiber array which concerns on this invention. 本発明に係るファイバアレイの第５の実施の形態における光の進行を示す平面図である。It is a top view which shows advancing of the light in 5th Embodiment of the fiber array which concerns on this invention. 従来の照明装置としてのライン状ライトガイドの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the linear light guide as a conventional illuminating device. 図９に示したライン状ライトガイドの光照射部における照度分布の説明図である。It is explanatory drawing of the illumination intensity distribution in the light irradiation part of the linear light guide shown in FIG. 図９に示したライン状ライトガイドの入射部における接続ロスの説明図である。It is explanatory drawing of the connection loss in the incident part of the linear light guide shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１光照射装置
３光ファイバ
４ファイバアレイ本体
６導光板
６ａ入射面
６ｂ出射面
８光源
３１，３２，３３，３４ファイバアレイ

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light irradiation apparatus 3 Optical fiber 4 Fiber array main body 6 Light guide plate 6a Incident surface 6b Output surface 8 Light source 31, 32, 33, 34 Fiber array

Claims

整列した複数本の光ファイバの出射端に導光板を接続したことを特徴とするファイバアレイ。 A fiber array, wherein a light guide plate is connected to the exit ends of a plurality of aligned optical fibers.

前記導光板は、前記光ファイバから光が導入される入射面の形状と、入射した光を出射する出射面の形状とが相異していることを特徴とする請求項１に記載のファイバアレイ。 2. The fiber array according to claim 1, wherein the light guide plate has a shape of an incident surface into which light is introduced from the optical fiber and a shape of an output surface that emits incident light are different from each other. .

前記光ファイバの配列ピッチが光照射部において必要な照度分布に応じて変化していることを特徴とする請求項１又は２に記載のファイバアレイ。 The fiber array according to claim 1 or 2, wherein the arrangement pitch of the optical fibers changes in accordance with a required illuminance distribution in the light irradiation unit.

前記光照射部の中央域に光を照射する中央光ファイバ群よりも光照射部の外側域に光を照射する外側光ファイバ群の方が、前記配列ピッチが密になっていることを特徴とする請求項３に記載のファイバアレイ。 The outer optical fiber group that irradiates light to the outer area of the light irradiating unit is denser than the central optical fiber group that irradiates light to the central area of the light irradiating part. The fiber array according to claim 3.

光ファイバの出射端に導光板を接続すると共に、各光ファイバのそれぞれの入射端に独立して光源を接続したことを特徴とする光照射装置。 A light irradiation apparatus comprising: a light guide plate connected to an output end of an optical fiber; and a light source connected independently to each incident end of each optical fiber.

前記光ファイバに接続する光源の光強度が、光照射部において必要な照度分布に応じて変化していることを特徴とする請求項５に記載の光照射装置。 The light irradiation apparatus according to claim 5, wherein the light intensity of the light source connected to the optical fiber changes in accordance with a required illuminance distribution in the light irradiation unit.

前記光源の光強度は光照射部の中央よりも外側で強くなっていることを特徴とする請求項６に記載の光照射装置。 The light irradiation apparatus according to claim 6, wherein the light intensity of the light source is stronger outside the center of the light irradiation unit.