JP2001283621A

JP2001283621A - ファイバ用光源装置

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Publication number: JP2001283621A
Application number: JP2000093944A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Baba; 恒男馬場; Hiroshi Kawai; 博川井; Masanobu Inoue; 雅伸井上; Masahiro Sakai; 雅寛酒井; Daisuke Horii; 大祐堀井; Shinichi Takemasa; 信一武正; Kyoichi Sakugi; 教一柵木; Yasubumi Kawanabe; 保文川鍋
Original assignee: Iwasaki Denki KK
Current assignee: Iwasaki Denki KK
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2001-10-12

Abstract

(57)【要約】【課題】有効な放射エネルギーをファイバに効率よく
導光することができ、またファイバの導光端部の温度上
昇を低く抑えることができ、さらに装置全体を小さく構
成することができるファイバ用光源装置を提供すること
を課題とする。【解決手段】内面を回転楕円面とし且つ内面に誘電体
多層膜を被着した反射鏡１１と、電極間距離が３ｍｍ未
満の光源２０とより構成してなる光源装置と、反射鏡の
第二焦点位置に導光端部を位置させたファイバ３０とを
有し、同光源とファイバとの間に、集光部にフロスト加
工を施した透光板４０を配置して構成してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ファイバ用光源装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば歯科医が接着材を硬化する
ときに使用するファイバ用光源装置としては、図６に示
すように、回転楕円面を有する反射鏡１の第一焦点位置
に光源２を装着して構成してある。光源としては、例え
ばキセノンランプ、白熱ランプ、メタルハライドラン
プ、超高圧水銀ランプ等を用いて構成してある。そして
反射鏡１の第二焦点位置若しくは第二焦点位置の近傍に
ファイバ３の導光端部を位置させて構成してある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図６に示すファイバ用
光源装置によると、ライトガイドとなるファイバ３に光
源からの紫外線、可視光、赤外線等の放射エネルギーを
入射し、照射域に導光することができる。しかし、図６
に示す第二焦点位置Ａ−Ａ面でみると、ファイバ３の中
央に光束が集中し、ファイバ３の端部が高温となり溶解
する恐れがある。特に電極間距離が３ｍｍ以下の光源で
は光束が集中する度合いが大きいので、ファイバ３の端
部が高温となり溶解し易くなる。この場合、ライトガイ
ドとなるファイバ３を耐熱性の石英ファイバを用いるこ
とにより紫外線、可視光、赤外線等の放射エネルギーを
導光することはできるが、高価となり市場性は減少す
る。さらに石英ファイバでは柔軟性が少なく導光角が小
さいので、反射鏡１の第二焦点位置を大きくとり、受光
面と光源との距離を充分確保することになるが、光学効
率が低下するばかりか、装置全体を大きく構成しなけれ
ばならない欠点が生じる。

【０００４】さらに、光源の電極間距離を大きく構成
し、また光源の表面にフロスト加工することにより、フ
ァイバ３の端部に放射エネルギーが集光する度合いを少
なくすることはできるが、これらの構成は有効な放射エ
ネルギーを捨てることとなり、消費電力の割合に対して
ファイバから出力される有効な放射エネルギーは小さく
なる。またファイバの導光端部を光軸からずらしたり、
反射鏡の第二焦点位置から外したりする例もあるが、同
様に有効な放射エネルギーを捨てることとなる。

【０００５】また特開平１１−１７６２２１号に記載さ
れているように、アキシコンプリズムを用いて構成して
も、ファイバの端部に放射エネルギーが集光する度合い
を小さくすることはできるが、光路が長くなり装置が大
きく、さらに重量が大きくなることとなる。

【０００６】本発明は、上記の諸点に鑑み発明したもの
であって、有効な放射エネルギーをファイバに効率よく
導光することができ、またファイバの導光端部の温度上
昇を低く抑えることができ、さらに装置全体を小さく構
成することができるファイバ用光源装置を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために次の構成とする。請求項１に記載の発明は、
内面を回転楕円面とし且つ内面に誘電体多層膜を被着し
た反射鏡と、電極間距離が３ｍｍ未満の光源とを有する
光源装置と、反射鏡の第二焦点位置若しくは第二焦点位
置の近傍に導光端部を位置させたファイバとを有して構
成してある。また光源とファイバとの間に、集光部にフ
ロスト加工を施し透光板を配置して構成してある。

【０００８】請求項２に記載の発明は、内面を回転楕円
面としてなる反射鏡を光源の放電容器の一部とし、さら
に電極間距離を３ｍｍ未満としてなる光源装置と、反射
鏡の第二焦点位置若しくは第二焦点位置の近傍に導光端
部を位置させたファイバとを有して構成してある。また
光源とファイバとの間に、一部にフロスト加工を施し透
光板を配置して構成してある。

【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項１と請求
項２に記載のファイバ用光源装置において、ファイバの
直径を３ｍｍ以上に構成してある。

【００１０】請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請
求項３に記載のファイバ用光源装置において、透光板は
光源とファイバとの間で且つ反射鏡の第二焦点位置より
光源側に位置して配置して構成してある。

【００１１】請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請
求項４に記載のファイバ用光源装置において、フロスト
加工を施した透光板は、フィルタを兼ねて構成してあ
る。

【００１２】上記した請求項１乃至請求項４に記載の発
明によると、有効な放射エネルギーはファイバに効率よ
く導光され、またファイバの導光端部の温度上昇は低く
抑えることができ、さらにファイバ用光源装置は全体的
に小さく構成することができる。

【００１３】請求項５に記載の発明によると、光源とフ
ァイバの導光端部の間隔を大きくすることなく構成でき
る。これは透光板とフィルタを兼ねることにより、光源
とファイバの導光端部の間に、透光板とフィルタを各々
装着する必要がなく、光源とファイバの導光端部の間隔
を小さく構成することができることによるものである。
従って光学効率を損なうことなく構成することができ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下本発明を図１乃至図５につい
て説明する。図１は本発明に係るファイバ用光源装置の
側面図である。図１において、１１は内面を回転楕円面
に構成してなる反射鏡であって、内面に誘電体多層膜を
被着して構成してある。また同反射鏡１１は耐熱ガラス
で構成し、回転方向の中心部に空孔１２を有して構成し
てある。誘電体多層膜としては、例えば酸化チタン（Ｔ
ｉＯ₂）と酸化硅素（ＳｉＯ₂）とを交互に２７層被着し
て構成してある。このように構成された誘電体多層膜
は、赤外線を透過させ、必要な波長域を有効に反射させ
ることができる。同反射鏡１１は例えば、有効径φ７０
ｍｍ、第一焦点Ｆ1=１３ｍｍ，第二焦点Ｆ2=８７ｍｍの
大きさに構成してある。

【００１５】２０は反射鏡１１の第一焦点に配置してな
る光源であって、第二焦点に集光するように配置してあ
る。また光源としては例えば定格電力２００Ｗのキセノ
ン放電ランプを用いて構成してある。同キセノンランプ
２０の電極間距離は、３ｍｍ未満に構成してある。電極
間距離が長いものはもともと放射エネルギーが集光する
ことがないので、問題となることが少ない。また同光源
２０は、反射鏡１１の空孔１２に無機質接着剤を用いて
固着し、さらに同光源２０は、反射鏡１１の回転方向の
中心部に一対の電極を一致させて固着して構成してあ
る。

【００１６】３０はライトガイドとなるファイバであっ
て、石英ファイバ以外の、例えば多成分ガラス製ファイ
バあるいはプラスチック製ファイバを用いて構成してあ
る。これらの多成分ガラス製ファイバあるいはプラスチ
ック製ファイバは柔軟性に優れているので、導光角を大
きくとることができる。また同ファイバは導光端部が反
射鏡の第二焦点位置若しくは第二焦点位置の近傍に位置
するように配置してある。第二焦点位置にファイバの導
光端部を配置することにより、最も効率よく有効エネル
ギーを利用することができる。また光源やファイバの材
質等の条件が異なり、ファイバの導光端部の温度を抑え
る必要がある場合は、ファイバの導光端部を若干第二焦
点位置から前後させて位置させることにより、有効エネ
ルギーの利用率は若干下がるがファイバの導光端部の温
度上昇を抑えることができる。また同ファイバは直径を
３ｍｍ以上に構成してある。ファイバの直径が３ｍｍ未
満であると、後述する透光板へのフロスト加工を化学的
若しくは機械的に施すことから小面積に構成するのが難
しく、また受光端の照度分布を均一にしようとすると、
フロスト面を粗く構成する必要があり、光損失が５０％
以上となることとなる。

【００１７】４０は光源２０とファイバ３０との間に配
置してなる透光板であって、図３及び図４に示すように
一部にフロスト加工４１を施して構成してある。フロス
ト加工は透光板４０の表面若しくは裏面、または両面に
フロスト加工する。また同透光板４０は光源２０とファ
イバ３０との間で且つ反射鏡の第二焦点位置より光源側
に位置して配置してある。例えば図１に示すファイバ用
光源装置において、ファイバの径がφ１０ｍｍによる
と、透光板４０とファイバ３０の導光端部の間隔が４ｍ
ｍ程度であると、透光板４０の中心付近にφ４ｍｍ程度
の大きさでフロスト加工する必要がある。また透光板４
０とファイバ３０の導光端部の間隔が１０ｍｍ程度と大
きくなると、透光板４０の中心付近のφ８ｍｍ程度はフ
ロスト加工せず、その外周にドーナツ状に４ｍｍ程度フ
ロスト加工して構成する。このようにフロスト加工する
ことにより、ファイバ３０の中心部に集中する放射エネ
ルギーを、ファイバ３０の導光端部に散光し、ファイバ
３０の導光端部の温度上昇を防止し、さらに放射エネル
ギーを効率よくファイバ３０に導光することができる。

【００１８】またフロスト加工を施した透光板は、フィ
ルタを兼ねて構成することができる。赤外線カットフィ
ルタや紫外線カットフィルタ等のフィルタとして構成す
ることにより、光源とファイバの導光端部の間に、透光
板とフィルタを各々装着する必要がなく、光源とファイ
バの導光端部の間隔を小さく構成することができること
によるものである。

【００１９】図２は本発明に係る他の実施例を示すファ
イバ用光源装置の側面図である。図２におけるファイバ
用光源装置は、反射鏡１１と、光源２０と、ファイバ３
０と、透光板４０の構成は図１に示すものと同一である
が、反射鏡１１に対する光源２０の配置手段が異なる。
つまり光源２０は反射鏡１１の空孔１２に固着せず、光
源は金属製のステージ５０に支持し、また同ステージ５
０は筐体５１に前後左右に可動するように構成してあ
る。また反射鏡１１は筐体５１に前端部で支持して構成
してある。

【００２０】図５は本発明に係る他の実施例を示すファ
イバ用光源装置の側面図である。図５におけるファイバ
用光源装置は、ファイバ３０と、透光板４０の構成は図
１に示すものと同一であるが（ファイバ３０と透光板４
０は省略）、反射鏡１１と光源２０の構成が異なる。図
５における反射鏡６０は内面を回転楕円面とし、反射鏡
を光源の放電容器の一部として構成してある。また同反
射鏡６０の内面には、反射膜として酸化アルミニウムの
焼結体からなる銀を蒸着して構成してある。また電極間
距離を３ｍｍ未満として構成してある。また図５に示す
ファイバ用光源装置では、例えば反射鏡６０の有効径φ
２３ｍｍ、第一焦点Ｆ1=３ｍｍ，第二焦点Ｆ2=５０ｍｍ
の大きさに構成してある。図５において、６１，６２は
電極であり、６１はタングステン棒で構成した陽極を示
し、６２はタングステン棒で構成した陰極を示す。６３
は電極を支持してなるサファイア板、６４はサファイア
板６３の前部に配置してなる硬質ガラス板、６５，６６
は電力供給リードを示す。

【００２１】上記した図１と、図２と、図５に示すファ
イバ用光源装置装置において、ファイバ３０の導光端部
に照度計のセンサー部を配置し、且つ光源と第二焦点と
の間にニュートラルフィルタを配置し、光量を１／１０
０００に減衰して測定すると、本発明では図１（ｂ）及
び図２（ｂ）に示すように、照度分布は比較的均一にな
るが、従来の図６に示すファイバ用光源装置では、同図
６（ｂ）に示すように、ファイバの中心部の放射エネル
ギーが極端に高いことが確認されている。また図１と、
図２と、図５に示す本発明におけるファイバ用光源装置
では、透光板４０で散光しているので、フロスト加工に
よる減光は約８％あるが、透光板４０を光源２０とファ
イバ３０との間に配置することにより、ファイバ３０の
導光端部より、平均的に放射エネルギーを入射すること
ができ、ファイバ３０の導光端部の温度上昇を抑え且つ
放射エネルギーを効率よく利用することができる。また
本発明のファイバ用光源装置によると、透光板を光源と
ファイバとの間に配置することにより構成することがで
きるので、装置全体を小型に構成することが可能とな
る。

【００２２】

【発明の効果】本発明は上記したように、有効な放射エ
ネルギーをファイバに効率よく導光することができ、ま
たファイバの導光端部の温度上昇は低く抑えることがで
き、さらにファイバ用光源装置全体を小さく構成するこ
とができる特別な効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は本発明に係るファイバ用光源装置
の要部側面図、図１（ｂ）は照度分布図。

【図２】図２（ａ）は本発明に係る他のファイバ用光源
装置の要部側面図、図２（ｂ）は照度分布図。

【図３】本発明に係る透光板の表面図。

【図４】本発明に係る他の透光板の表面図。

【図５】本発明に係る他のファイバ用光源装置の要部側
面図。

【図６】図６（ａ）は従来のファイバ用光源装置の側面
図、図６（ｂ）は照度分布図。

【符号の説明】

１１反射鏡１２空孔２０光源３０ファイバ４０透光板４１フロスト部５０ステージ５１筐体６０反射鏡６１，６２電極６３サファイア板６４硬質ガラス板６５，６６電力供給リード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者酒井雅寛埼玉県行田市壱里山町１−１岩崎電気株式会社埼玉製作所内 (72)発明者堀井大祐埼玉県行田市壱里山町１−１岩崎電気株式会社埼玉製作所内 (72)発明者武正信一埼玉県行田市壱里山町１−１岩崎電気株式会社埼玉製作所内 (72)発明者柵木教一埼玉県行田市壱里山町１−１岩崎電気株式会社埼玉製作所内 (72)発明者川鍋保文埼玉県行田市壱里山町１−１岩崎電気株式会社埼玉製作所内Ｆターム(参考） 2H037 AA02 BA07 CA00 2H038 AA52 BA41

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内面を回転楕円面とし且つ内面に誘電体多
層膜を被着した反射鏡と、電極間距離が３ｍｍ未満の光
源とを有する光源装置と、反射鏡の第二焦点位置若しく
は第二焦点位置の近傍に導光端部を位置させたファイバ
とを有し、同光源とファイバとの間に、集光部にフロス
ト加工を施した透光板を配置したことを特徴とするファ
イバ用光源装置。
【請求項２】内面を回転楕円面としてなる反射鏡を光源
の放電容器の一部とし、さらに電極間距離を３ｍｍ未満
としてなる光源装置と、反射鏡の第二焦点位置若しくは
第二焦点位置の近傍に導光端部を位置させたファイバと
を有し、同光源とファイバとの間に、一部にフロスト加
工を施した透光板を配置したことを特徴とするファイバ
用光源装置。
【請求項３】ファイバの直径を３ｍｍ以上に構成したこ
とを特徴とする請求項１と請求項２記載のファイバ用光
源装置。
【請求項４】透光板は光源とファイバとの間で且つ反射
鏡の第二焦点位置より光源側に位置して配置したことを
特徴とする請求項１乃至請求項３記載のファイバ用光源
装置。
【請求項５】フロスト加工を施した透光板は、フィルタ
を兼ねたことを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載
のファイバ用光源装置。