JP2001509917A

JP2001509917A - 光導体用バイプレーナマルチポートイルミネータ光学設計

Info

Publication number: JP2001509917A
Application number: JP53302498A
Authority: JP
Inventors: アンドリューピーライザー; ロナルドエフマーティス
Original assignee: リモートソースライティングインターナショナルインコーポレイテッド
Priority date: 1997-01-31
Filing date: 1998-01-28
Publication date: 2001-07-24
Also published as: US5911020A; AU6136198A; WO1998034140A1; TW353723B

Abstract

(57)【要約】照明を中央光源から各種の遠隔位置に伝送するのに使用される本発明のシステムは、ランプ又は類似の光源から発生する光を複数の可撓性マクロファイバの中に効率的に結合する。本発明のシステムのいくつかのエレメントを組合わせることにより、ファイバへの光源のエネルギーの非常に効率的な転送が可能になる。ランプからの光はポートのリング形配列に送られ、各ポートには１つ又は複数の可撓性マクロファイバが接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】光導体用バイプレーナマルチポートイルミネータ光学設計本出願は、１９９５年１月１７日に提出され、共通に譲渡されているアメリカ特許第５，５５９，９１１号が１９９６年９月２４日に発行された名称「セグメントレンズを使用する光ファイバカプラ」のアメリカ同時継続出願第０８／３７４，１６３号の一部継続出願である。発明の背景１．発明の分野本発明は一般的にはリフレクタに、詳細には光源からの光を１つ又は複数の光導体の中に結合するためのリフレクタに関する。２．関連技術の説明「可撓性光導体」と呼ばれることが多い大直径光ファイバは技術的には十分に公知のものであり、典型的にはクラッディング層により囲まれたシングルソリッドコアとシース又はシールド層とを含む。コアは光導体の光伝送部分であり、典型的には直径が約２〜１２mmである。コアは、ペンシルバニア州フィラデルフィアのＲｏｈｍ＆Ｈａａｓ社によている。クラッディング層は典型的にはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ又はＴＥている。典型的には比較的複雑な制御システムにおいて情報を伝送するために使用される小直径光導体とは違って、これらの大直径「光導体」は、直接照明が維持困難、危険又は破壊行為の対象となる各種の照明システムにおいて採用される。その例としては、建築照明、陳列ケース、プールや温泉(水の近くの電気接続をなくすため)、危険材料ゾーン(密閉照明の必要性をなくすため)、刑務所の監房がある。大直径光導体が特に効果的であるのは、複数の個々の照明ではなく、単一の集中照明システムを維持するだけでよいからである。しかしながら、アメリカ特許第５，５５９，９１１号に述べられているように、現在の技術水準の光導体照明システムの実用化に際しては、単一の照明源から複数の光導体を照明することが困難であることから、いくつかの問題がある。初期の従来技術は、効率を最大にし、総面積に対するコア面積（光を実際に伝送する各光導体の部分）の割合を最大に保つために、光導体を可能な限り密に束ねようとした。光導体は丸く、従って一部にはクラッディング層とシールド層のせいもあってその間には多くの空間を有する。コアに当たらない光の全ては、光導体により伝送されることはないので、浪費され、効率損失となる。それに加えて、光導体を密にパッキングするということは、照明システムの形成と収納に伴う機械的難しさや、束ねられた光導体の１本を交換することの難しさのような問題も作り出すことになる。この設計は典型的には光導体間での色の違いを生じさせる結果となり、この問題を防止するために特別の技術を採用しなければならない。この問題に対する従来技術による１つの解決策が、光を伝送しない束ねられた光導体の配列の面積を減らすために、各光導体の周りのシース層とクラッディング層とをなくすことであった。しかしながら、光導体は丸いので、パッキング率の問題がまだあり、それらの層をなくすことに関して、その他の物理的短所もある。従って、この解決策は大部分の用途にとっては不満足なものである。多数の従来技術のアプローチは、照明源からの光を１つ又は複数の光導体の中に集束させるためのリフレクタを使用している。いずれもダヴェンポート他のアメリカ特許第５，２２２，７９３号とアメリカ特許第５，２５９，０５６号は、光伝送エレメントを照明するために単一のリフレクタアセンブリを使用する照明システムを開示している。サダトマネッシュ他のアメリカ特許第５，３９６，５７１号は、１つの光ビームからの光を４つの別々のビームに分割し、各ビームを別々の光ファイバに集束させるマルチセグメントレンズを開示している。ホワイトヘッドのアメリカ特許第４，９１２，６０５号は、各々が対応する光導体の中に光を向ける２つのリフレクタの間に取付けられた電気光源を開示している。カサリー他のアメリカ特許第５，４６９，３３７号は、光源と、光をレンズに中に、その後に複数の光導体の中に集束させるための複数の湾曲リフレクタを開示している。光を光導体の中に結合するための従来技術によるリフレクタとマルチセグメントレンズとの使用は、従来技術の束ね光導体よりは若干進歩しているが、しかし複数の光導体への光源の適切かつ効率的な結合が依然として必要である。多くの場合、複数の光導体への光源の適切かつ効率的な結合は、使用されている当該の光源により違ったものになる。例えば、無電極で、非常に明るく輝く新型の無電極イオウランプはわずか１つ又は２つの光導体への結合には強力すぎるかもしれない。もし結合が不十分な場合は、光導体との整合の向上のために実効光度が下げられるかもしれないが、しかしエネルギー浪費の結果としてシステムのランニングコストは極めて高いものになる。かかる明るい照明源の高い高度の発生に伴うエネルギーを完全に利用することができるように、効率がやはり所望される。従来技術の設計に伴うもう１つの問題は、それらの設計と関連した光コンポーネントの数が多いことである。光学設計の部品の数を減らすことはどんなシステムにとっても効果的であると思われる。発明の概要本発明は、両頭メタルハライドランプのような光源から発生する光を多数の光導体の中に効率的に結合する。かかるシステムは、中央照明源からの照明を各種の遠隔位置に伝送するのに使用するものとする。本発明のシステムのいくつかのエレメントを組合わせることにより、光導体への光源のエネルギーの非常に効率的な転送が可能になる。本発明の１つの形態によれば、光導体照明システムは、一般的に第１平面に位置する第１湾曲リフレクタと、第１平面と実質的に平行な第２平面に位置する第２湾曲リフレクタとを含む。光源が第１湾曲リフレクタと第２湾曲リフレクタとの間に配置されている。第１湾曲リフレクタと第２湾曲リフレクタは一般的に円形の周辺を有し、少しの湾曲を伴うほぼ平面形状を有する。光導体照明システムはさらに第１湾曲リフレクタと第２湾曲リフレクタとの配置された複数の集束レンズを含む。これらの集束レンズは光源と湾曲レンズとの両方からの光を光源から一般的に半径方向に外向きに集束させるようにしてある。集束レンズのリングは高さと周辺とを有する。本発明の１つの形態によれば、集束レンズのリングは、高さに沿って測定した場合、周辺に沿ったあらゆる地点に複数の集束レンズを有する。本発明と、その追加的な特徴と効果は、添付の図面と併せて以下の説明を参照することにより最もよく理解することができよう。図面の簡単な説明第１ａ図は本発明による光システムの略平面図である。第１ｂ図は本発明による光システムの略平面図である。第２図はランプと第１ａ図に示された４連リフレクタの右部分との略拡大図である。第３図は第１ａ図に示された光システムの一部を形成するマルチセクタレンズを示した略側面図である。第４図は第３図に示されたマルチセクタレンズの端面図である。第５図は本発明の１つの実施例による光システムの平面図である。第６図は第５図に示された光システムの側面図である。第７図は本発明のもう１つの実施例によるレンズのリングの側面図である。第８図は現在の好ましい実施例による転送レンズと集光レンズとの略図である。好ましい実施例の詳細な説明特に図面によれば、アークランプ又は類似の光源とすることができるコンパクトな光源１２を含む光システム１０が示されている。光源１２は、背面方式で配置された４つのリフレクタ部１６、１７、１８及び１９を含む４連湾曲リフレクタ１４の焦点に設置されている。リフレクタ部１６〜１９の各々においては、図示されたように、リフレクタの中心又は頂点領域は除去されている。４つのリフレクタ部１６〜１９は図においては交点２０〜２３が結合された状態を見ることができる。光は光源１２から発せられる。現在の好ましい実施例におけるように、光源１２はsｙｌｖａｎｉａ社製メタルハライドランプＢＡ５７５ＧＳ型である。このメタルハライドランプは、好ましくは、絶対温度４，０００〜６，０００度の色温度において約４９，０００ルーメンを発するようになっている５７５ワットのランプである。メタルハライドランプは第１照明端と第２照明端とを含む。第１電極と第２電極がメタルハライドランプ１２の対向端から給電を行う。しかしながら、光源１２は無電極ランプ又は従来の発光手段とすることもできる。この５７５ワットの光源は、第１ａ図に示された入射線により図示されているように、４連リフレクタ１４により４つの異なる方向に反射され、次に４つの平らなリフレクタ又は折りたたみ鏡の各々により約９０度(又はその他の任意の所望の角度) の範囲に向けられる。第１ａ図は、３つのリフレクタ１６、１８及び１９にそれぞれ対応する３つの折りたたみ鏡２４、２４ａ及び２４ｂを示したものである。第１８図には３つの折りたたみ鏡２４、２４ａ及び２４ｂだけしか示されていないが、それぞれが４つのリフレクタ部１６〜１９の各々に対応するものとして、最大で４つの折りたたみ鏡を備えることもできる。折りたたみ鏡は光源が発する熱を反射する機能を有しており、従って、熱光源１２が使用される場合は効果的である。第１ｂ図に示されているような現在の好ましい実施例は、折りたたみ鏡もミキシングロッドも組込んでいない線形機器構成である。紫外（ＵＶ）線及び／又は赤外（ＩＲ）線遮断コーティングを出口レンズ面３２に施すこともでき、これが好ましいのは折りたたみ鏡２４が使用されない場合である。レンズ面３２コーティングの代替策として、ＵＶ線とＩＲ線を反射するために、熱鏡２４’(第１ｂ図)を使用することもできる。これらの熱鏡２４’は光源と出力光導体との間にいかなる段階にも配置することができ、さらに、垂直又は軸外し方向に配置することもできる。光の各集束ビームは円形ミキシングロッド２８、２８ａ、２８ｂ及び２８ｃの各々のレンズ端に入射する。４つのミキシングロッド２８、２８ａ、２８ｂ及び２８ｃの各々はガラス又は透明プラスチックのような透明材料製であり、ミキシングロッド内部での多重反射によりビームを集積するのに適している。本発明の代替的実施例においては、ミキシングロッドを省略することもできる。第１ａ図に示されているように、システムの右側、又は右チャネル３０においては、光ビームは出口レンズ面３２のミキシングロッド２８から出てくる。ミキシングロッド２８からの発散ビームは次に集束され、マルチセクタレンズ（第１、３及び４図）により多数の別々の集束ビームに分割される。レンズセクタ３８（第４図）の各々は対応する出力光導体４０のコアに光を集束する。無電極ランプが使用される場合は、光導体は好ましくは適正なルーメン出力に定格化された光ファイバである。高ルーメン出力用の場合、光ファイバは非プラスチック材料製となることが多い。従来の光学設計においては、集束レンズが円形ミキシングロッド２８とマルチセクタレンズ３６との間に必要となるであろう。しかしながら、本発明のマルチセクタレンズ３６は従来のレンズに比べて改良され、集束レンズを不要にしている。例えば、マルチセクタレンズ３６は、マルチセクタレンズ３６と円形ミキシングロッド２８との間に従来の集束レンズを備えている場合に必要なものよりも大きくなっている。あるいは又、従来の集束レンズをマルチセクタレンズ３６とともに使用することもできる。４連リフレクタ１４により頂部チャネル３１を通じて集束させられる第１ａ図の頂部ビーム用光システムは基本的には右チャネルのものと同じである。４連リフレクタ１４により左チャネル４２を通じて集束させられる左ビーム用光システムは基本的には右チャネル３０のものと同じにすることができ、あるいは又、異なる機能を左チャネル４２に組込むこともできる。例えば、右チャネル３０又は頂部チャネル３１は１０の光導体を収容するセクタレンズを有することができ、一方、左チャネル４２は単一の大きな光導体又は複数光導体束４４に結合することができるだけである。右チャネル３０、頂部チャネル３１及び左チャネル４２内部に示された機能の組合わせを含む異なる機能を組込み、様々な組合わせによりこれらのチャネルのいずれとも使用することができる。それに加えて、これらの機能は底部チャネル４３により使用することもできる。底部チャネル４３は、集束レンズ４５ｃを備え、折りたたみレンズを備えていないものが示されている。第１ｂ図の現在の好ましい実施例におけるように、第１ａ図の集束レンズ４５は第２リフレクタ部からの光を円形ミキシングロッド２８ｃに集束させる。集束レンズ４５は、設計パラメータに応じて、右、左及び頂部チャネルにおいて、折りたたみ鏡２４、２４ａ及び２４ｂのいずれかの代わりに、又はそれに加えて使用することができる。５７５ワットのメタルハライドランプを備えた第１ｂ図の現在の好ましい実施例によれば、折りたたみ鏡は第１ａ図の機器構成においては使用されておらず、４つのリフレクタ部１６〜１９からの光はミキシングロッドの中に直接集束させられ、その後に、レンズ又はセグメントレンズの中に集束させられる。第１ａ図に示されているように、回転カラーホイール４６がミキシングロッド２８の出口に、あるいは又、セクタレンズ３６の前に配置されている。カラーホイール４６が光導体出口に位置している場合は、光導体の全部に対する光の色は同じであり、ホイールの回転とともに同時に変化する。ホイールがセクタレンズ３６の入口の近くに位置している場合は、各光導体に対する色は異なっており、ホイールのパターンに応じて異なる速度で変化することができる。これらの種々のカラーコントロールはプールの照明、標識及びその他の用途において有効である。この照明システムの効率の高さは、単独又は組合わせで動作するその多数のエレメントの特殊な設計によるものである。無電極ランプが使用されない場合は、光源１２が比較的小直径（好ましくは３ｍｍ〜１０ｍｍ）の光導体の中に結合するように、光源１２は好ましくは小さなアーク寸法を有するものが選択される。４連湾曲リフレクタ１４は４つの軸方向対称形湾曲半分又は湾曲部１６〜１９から構成され、光源１２はその整合平面に中心がおかれている。この配置は楕円（又は近楕円）リフレクタ形状の低倍率セクションの非常に効率的な集光特性を利用している。４つのリフレクタ部１６〜１９の各々の中心の大きな穴４８により、リング状横断面を有する集束光ビームが得られる。各リフレクタ部の穴に入る光は失われないが、しかし対向リフレクタ部の中に入り、第２集束ビームに集束させられる。このリフレクタ配置は、セクタレンズ３８（第４図）の各々に要求される半径方向口径を縮小するのに非常に有効である。第２図はどのようにしてリング状ビームが発生するのかを示している４連リフレクタ１４の右部分の断面図である。リング状ビーム５０は、暗化中央部５２をクロスハッチングにより示してあるが、ミキシングロッド２８により保持される。第３図に最もはっきりと示されているように、リング状ビームはセクタレンズ３６にも衝突し、ビーム５０の外部境界と内部境界５６が半径方向にレンズ口径を形成しているのを見ることができる。従って、リングビームは必要なレンズ口径を非常に効果的に限定し、比較的短焦点距離のレンズを使用することを可能にする。このように短焦点距離レンズの使用が可能であることにより、小直径光導体の中への結合の効率を飛躍的に高めることが可能になり、従って、システムの効率が驚くほど高まることになる。最小光導体直径は光導体の開口数に出力ビームの開きを整合させる必要性により調整される。本発明のもう１つの特徴は光源１２の方向性である。特に第２図に示されているように、光源１２はデュアルリフレクタ１４の焦点に配置されている。光源１２のアーク放電のロングディメンションは、光源１２を通過し、第２図が印刷された頁に対して直角なリフレクタ対称軸と実質的に平行になり、一致するような向きにされている。大部分の用途においては、通常は出力光導体の直径は小さいのが望ましい。小さな光導体用の設計により、一般的には、より大きな光導体への効率的な結合も可能になるが、ただしこれは、大きい方の光ファイバの開口数が小さい方の光ファイバの開口数以上の場合である。現在の好ましい実施例においては、出力光導体コア直径は公称で１／２インチである。このような大直径が必要であるのは、比較的小さな光導体の場合は、光源の高出力により光導体が燃えることがあるからである。それに加えて、集束レンズを不要にした本発明のセクタレンズは、標準光学式を使用して定めることができる非球面形状を有する。６つの等しいレンズセクタ３８が第４図には示されているが、セクタレンズ３６は最小で２つ、最大で約１２以上のセクタを有することができる。又、用途により異なる量の光を異なる場所に運ぶのが望ましいこともあるので、セクタの面積が同じである必要はない。入射ビームを分割する手段としてのセクタレンズは、セクタレンズ配列が光導体を相互に分離し(第３及び４図)、それにより各光導体の取付けと取外しとが簡単になるという点で、現在使用されている光導体束に比べて大きな効果を有する。すでに述べたように、折りたたみリフレクタ２４、２４ａ及び２４ｂは折りたたみ鏡と熱阻止鏡の両方の複数の機能を果たすことができる。折りたたみ鏡としては、熱光源１２の有無にかかわらず使用可能であり、第１ａ図に最もはっきりと示されているように、機械軸６４及び６４ａのまわりで全出力光システムを回転させる能力を提供することができる。この特徴は、光導体がユニットから出る方向を定める際の自由度を大きくするのに非常に有効である。例えば、ランプのどちらの側においても折りたたみ鏡２４及び２４ａが独立して回転することにより、出力光導体の位置の自由度がさらに高まることになる。すでに述べたように、円形ミキシングロッド２８（並びにミキシングロッド２８ａ、２８ｂ及び２８ｃ）はロッド軸６６のまわりの光の角分布を集積するために使用される。これが効果的であるのは、ランプからの光の角分布が一般的には均一ではないので、これにより各光導体の光出力を同一にすることが可能になるからである(これは一般的には望ましいことである)。それに加えて、使用が可能なメタルハライドタイプのアークランプは典型的には角分布において若干の色差を有し、これらの色差も光導体の出力における望ましくない色差を避けるために調整する必要がある。完全に内部で反射されるように光をミキシングロッドの内側に閉込めるために、例えば、視野レンズ３２が好ましくはロッドの各端において使用される。ミキシングロッド２８の損失なし取付け手段を提供するために、機械的には、ミキシングロッド２８の視野レンズ部３２は直径がロッド断面自体よりも大きい。ミキシングロッドが張合わされていない限りは、ロッド表面に触れた全てのものが内部反射光の若干を逃がすことになり、ロッドがその開口数を下げ、そのコストを上昇させるので、これは不利なアプローチである。本発明の１つの実施例によれば、各ミキシングロッドには低指数材科をコーティングすることもできる。各レンズセクタ３８（第４図）は、ミキシングロッドの出力端を光導体ポートの上におおまかに投影するリレーレンズシステムを含む。収差を減らし、効率を高めるために、レンズセクタは非球面形状を有することができ、好ましくは出力ビームがレンズセクタの平らな後表面に集束させられるような厚さを与えられている。これにより、通常のタイプの光導体の軟らかいコアがレンズ表面を「湿潤し」、それにより、この界面における反射損失を減らすことが可能になる。本発明のもう１つの実施例においては、エアギャップを光導体４０とレンズセクタ３８表面との間に維持することができる。第１ａ図に示された４連湾曲リフレクタは、湾曲リフレクタを追加又は削減するために、拡大又は縮小することができる。例えば、４つの湾曲リフレクタの代わりに、３つの湾曲リフレクタ又は８つの湾曲リフレクタを採用することもできる。湾曲リフレクタ（ポート）の数は当該のシステム要件により決まることになる。１つのポートに対応する各湾曲リフレクタはその他のポートから独立しており、従って、１つ又はいくつかの光導体、ミキシングロッド又は光導体と結合することができる。湾曲リフレクタ又はポートの最大数は、例えば、集束レンズのような、集束光学装置のサイズの限界により決まることが多い。エテンデュー又はラグランジュの不変量は、光システム全体を通じての不変量である光のビームの量である。エテンデューは、情況により見分けなければならない数種類の方法により定義することができる。最も簡単な定義は、半径ａの円形開口において角度２θの範囲に対応するはるか遠くの物体からの光線に基づくものである。近軸近似式によれば、エテンデューはθａにより表される。もし円形開口が光システムに対する入力であり、もしシステム内のビームに対する障害がなく、吸収、散乱等が無視された場合は、エテンデュー量はシステム全体を通じて不変である。数量θａの二乗はθ²ａ²である。この二乗数量もシステム全体を通じて不変であり、三次元エテンデューと呼ばれることが多い。エテンデューのこの三次元形態が有効であるのは、システム全体を通じてのパワーフローに比例しているからである。非画像用途（光ファイバ及び光導体照明器を含む）においては、近軸近似式は有効性がなく、エテンデューのより一般的な定義を使用しなければならない。このより一般的な定義は、指数ｎの入力媒体中の地点Ｐ（ｘ、ｙ、ｚ）から指数ｎ ’の出力媒体中の地点Ｐ’（ｘ'、ｙ'、ｚ'）に伝播する光線の小さな変位として示される。地点Ｐにおける方向余弦は（Ｌ、Ｍ、Ｎ）として表され、地点Ｐ’ における方向余弦は（Ｌ'、Ｍ'、Ｎ'）として表される。地点Ｐにおける光線の小さな変位はｄｘとｄｙとにより表され、地点Ｐ’における光線の小さな変位はｄｘ’とｄｙ’とにより表され、同様に、方向余弦の小さな変化はｄＬ、ｄＭ、ｄＬ’及びｄＭ’により表される。これらの定義により、エテンデュー不変量関係は以下の式から得られる。ここに、ＬとＭはそれぞれｘ軸とｙ軸の方向余弦に対応している。この結果を上記のエテンデューの第１の定義を適用すると、エテンデューがａ² ｓｉｎ²θ＝ａ²ＮＡ²に比例すると決定することができ、ここにＮＡは開口数である。この結果においては、一定の係数は落とされ、屈折率は両地点において同一であると仮定されている。一般的定義により、もし整数を評価することができる場合は、任意の状況についてのエテンデューを計算することが可能になる。非干渉性光源から光を集め、光導体の中に送込むために、円錐形又は放物線状回転表面のような三次元リフレクタを使用することが不適切であるのは、それがエンテンデュー不変量により記述された基本原理に違反することになるからである。リフレクタは典型的には光源のすぐ近くにあり、光源はリフレクタの焦点に配置されており、リフレクタは大きな立体角の範囲に対応し、その結果、エテンデュー不変量の値が大きくなる。対照的に、光導体は比較的小さな開口（コア直径）を有し、開口数が限定されており、その結果、エテンデューの値は小さくなる。レンズの環状リングが非干渉性光源からの集光効率を大幅に高めることができるのは、エテンデューの原理に沿った形でリフレクタ形状への依存性を低くすることができるからである。リフレクタの役割は、リングの上方又は下方を伝播している光を集めることと、光をレンズ上と光導体の中とに再度向けることにある。レンズは一列又は数列に配置することもできるし、あるいは又、特定の用途に必要な形状のパターンに配置することもできる。特定の配置における制約条件は、光源のサイズ及び形状と、光導体のサイズ及び開口数とである。変数はレンズの数であり、これが光導体の数とレンズパワーとを決定する。リフレクタは頂部と底部の２つの部分から構成されている。半径方向カットから見たリフレクタの形状は放物線又は楕円形表面を有することになる。現在好まれているように、光源からレンズの中に反射される光の量を最大にするために、形状はコンピュータシミュレーションと経験データの収集によりさらに修正される。レンズの数が増加するにつれて、リフレクタのサイズは一般的に小さくなるが、これはレンズが対応する光源の立体角の範囲が大きくなるからである。設計はまず第一に光導体コアのサイズにより決まる画像のサイズにより制約を受ける。光導体コアが倍率を固定する。倍率が所与の場合は、最大レンズサイズは光導体開口数により制約を受ける。光導体開口数は、使用することができるレンズ（及び光導体）の最小数を決定する。光の角延長が光導体開口数よりも小さくなるので、比較的多数の比較的小さなレンズを常に使用することができる。第５〜７図は、光源１２の上下に配置された２つのリフレクタ７０、７２を含む実施例を示したものである。光源１２からの反射を最大にするために、湾曲リフレクタ７０、７２の曲率はコンピュータ生成し、経験的に試験することができる。第５図の平面図に示されているように、頂部湾曲リフレクタ７０は、底部リフレクタ７２（第６図）と同様に、円板形状を有する。この実施例における光源１２が好ましくはメタルハライドタイプのアークランプであるのは、Ｓｏｌａｒ１０００^TMイオウランプのフルパワーが望ましくないかもしれないからである。７つの集束又は転送レンズ７６が光源１２を囲んでいるのが示されている。第５〜７図の実施例における頂部リフレクタ７０と底部リフレクタ７２は理論的には無限の数のポートを収容することができ、所望のポートの数に応じて転送レンズ７６の数を増減することもできる。第６図は第５図に示された光システムの側面図である。転送レンズ７６は、頂部湾曲リフレクタ７０と底部湾曲リフレクタ７２との間の高さにほぼ等しい高さを有する。転送レンズ７６は基本的には頂部湾曲リフレクタ７０と底部湾曲リフレクタ７２との周辺のまわりにレンズのリングを形成する。頂部湾曲リフレクタ７０と底部湾曲リフレクタ７２は光源１２からの比較的高角度の光を転送レンズ７６に向ける。第７図に示されているように、第５及び６図のレンズの単一のリングの代わりに、レンズのリングの円周沿いに加えて、レンズのリングの垂直高さに沿って、追加レンズ７８を加えることもできる。本発明の全ての実施例の場合と同様に、セクタレンズ３６と出力光導体４０(第１ａ図)、並びにその他の光エレメント及びその組合わせを使用することができる。好ましい設計によれば、大型レンズ７６と小型レンズ７８のあらゆる配置がレンズのリングの高さと円周沿いに可能である。それに加えて、レンズのリングの高さと同様に、レンズのリングの円周を増減することができる。レンズのリングの高さが増加するにつれて、レンズのジングはレンズの球に近づき、光源１２を完全に囲む。レンズの球が使用された場合は、頂部湾曲リフレクタ７０と底部湾曲リフレクタ７２は必要なくなるかもしれない。アセンブリがレンズの球に近づくにつれて、アセンブリは１００％効率にも近づく。しかしながら、第５〜７図に示されたようなレンズのリングの方が製造が簡単であるかもしれない。現在の実施例においては、レンズはガラス製であるが、その他の材料を使用することもできる。これらの実施例においても、折りたたみ鏡２４、２４ａ及び２４ｂに対応するリフレクタを採用することができる。集束又は転送レンズ７６は、光を光ファイバのようなミキシングロッド又は出力光導体の上に直接集束させるのに適しているにもかかわらず、第８図に示されているように、各々が好ましくは光を集光レンズ８０に転送する機能を果たす。集光レンズ８０は各転送レンズ７６に結合することができる。好みに応じて、システム中のポートの総数を増減させるために、集光レンズの数を増減させることもできる。集光レンズの最大数は転送レンズの数により制限される。光導体の入力端の表面領域全体に光が比較的一定に分布しているのは、一般的に集光レンズ８０の形状のおかげであると考えることができる。転送レンズ７６の各々は好ましくはほぼ均等な量の光を光源から対応する集光レンズ８０の上に伝送するように配置されている。より詳細には、現在の好ましい集光レンズ８０の各々は、光導体の入力端の表面領域全体にわたっての比較的均一な光の分布を容易にする二重湾曲表面を有する。本発明の実施例について示し、説明を行ってきたが、当業者であれば、本発明の精神と範囲から必ずしも逸脱せずに、上記のもの以外の数多くの変更、修正及び代用を行うことも可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者マーティスロナルドエフアメリカ合衆国カリフォルニア州 92065 ラモーナランチョーデカロルロード 17632

Claims

【特許請求の範囲】１．光ファイバ照明システムにおいて、一般的に第１平面に位置する第１湾曲リフレクタと、第１平面と実質的に平行な第２平面に位置する第２湾曲リフレクタと、第１湾曲リフレクタと第２湾曲リフレクタとの間に配置された光源とを含むことを特徴とする光ファイバ照明システム。２．光源がメタルハライドランプを含むことを特徴とする請求の範囲１に記載の光ファイバ照明システム。３．光源が５７５ワットの電球を含むことを特徴とする請求の範囲１に記載の光ファイバ照明システム。４．第１湾曲リフレクタが一般的に円形の周辺を有することと、第２湾曲リフレクタが一般的に円形の周辺を有することとを特徴とする請求の範囲１に記載の光ファイバ照明システム。５．第１湾曲リフレクタが少し湾曲したほぼ平面の形状を有することと、第２湾曲リフレクタが少し湾曲したほぼ平面の形状を有することとを特徴とする請求の範囲４に記載の光ファイバ照明システム。６．さらに第１湾曲リフレクタと第２湾曲リフレクタとのまわりに配置された複数の集束レンズを含むことを特徴とする請求の範囲１に記載の光ファイバ照明システム。７．複数の集束レンズが集束レンズのリングを含み、集束レンズの各々が光源と湾曲リフレクタの両方からの光を光源から一般的に半径方向に外向きの方向に集束させるのに適していることを特徴とする請求の範囲６に記載の光ファイバ照明システム。８．集束レンズのリングが、第１湾曲リフレクタを第２湾曲リフレクタを接続する軸に沿って測定すると、高さを有し、さらには周辺を有することと、集束レンズのリングが、周辺に沿ったいかなる地点においても、軸に沿って測定すると、複数の集束レンズを有することとを特徴とする請求の範囲７に記載の光ファイバ照明システム。９．光ファイバ照明システムにおいて、光を発するための光源と、光源のまわりに配置された集束レンズのリングとを含み、集束レンズの各々が光源から発せられた光を光源から一般的に半径方向に外向きの方向に集束させるのに適していることを特徴とする光ファイバ照明システム。１０．光源がメタルハライドランプを含むことを特徴とする請求の範囲９に記載の光ファイバ照明システム。１１．集束レンズのリングが高さと周辺とを有することと、集束レンズのリングが、周辺に沿ったいかなる地点においても、軸に沿って測定すると、複数の集束レンズを有することとを特徴とする請求の範囲９に記載の光ファイバ照明システム。