JP2002365488A - 光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ファイバに光を導入する光源装置にあっ
て、光の導入効率を改善して、小型化、低コスト化を達
成する。 【解決手段】 軸Ｃの周囲に環状に配置したＬＥＤ２に
はそれぞれコリメート用のレンズ３を設け、その前方に
配置したプリズム４により光軸が次第に軸Ｃから離間す
るように屈曲させて凹面鏡５に入射させる。凹面鏡５に
対向してＬＥＤ２の内周側に反射鏡７を設け、その反射
面７ａが、軸Ｃ上に頂部７ｂを有し、楕円、放物線、又
は円の一部の曲線を軸Ｃを中心に回転させてできる曲面
とする。凹面鏡５で反射した光は軸Ｃよりも手前側の反
射鏡７の反射面７ａに当たり、小さな入射角でもって光
ファイバ６の入射端面６ａに照射される。これにより、
ＬＥＤ２から放射された光を無駄なく光ファイバ６の入
射端面６ａへ導くことができ、また、入射端面６ａへ当
たった光は確実に光ファイバ６内部を前方に送られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光源から発した
光を光ファイバに導入するための光源装置に関し、更に
詳しくは、発光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を用
いた光源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、各種の製造工場や農産物の選別工
場等に於いて不良品や規格非適合品などを見つけるため
に、ＣＣＤカメラ等による撮影画像を用いた検査装置が
利用されている。このような装置に於いてＣＣＤカメラ
等により目的の画像を的確に得るためには、その目的に
見合った最適な照明が必要である。そのような照明の一
つとして、光ファイバを利用して光を案内し、所望の部
位を照射する照明装置が知られている。光ファイバを用
いることにより、光源と照明部位とが近接している必要
がなくなり、また装置の設置条件が緩和される等の利点
がある。こうした照明装置に於いて光ファイバに光を送
り込むための光源装置としては、従来、ハロゲンランプ
を発光源としたものが主流であったが、近年、保守の容
易性やコストの安さなどの利点からＬＥＤを発光源とし
たものが開発されている。

【０００３】ＬＥＤを発光源としたこの種の光源装置と
しては、例えば特開平１１−２１９６０８号公報や特開
２００１−８４８１９号公報に記載のものが知られてい
る。例えば、後者の文献に記載の光源装置では、複数の
ＬＥＤを同一面側に指向して光導出孔を取り囲むように
環状に並べて配置し、それに対向する位置にはその焦点
が上記光導出孔の位置となるような凹面鏡を設ける。光
導出孔には光ファイバの一端部が挿入され、凹面鏡で反
射された光がこの光ファイバの端面に照射されるように
している。更にまた、環状にＬＥＤを配置したことによ
って互いに重なり合った照射面の中心部付近の照度が低
下するのを補うために、凹面鏡の中心付近に光導出孔に
対面するＬＥＤを配置して、このＬＥＤから放射された
光を直接的に光ファイバの端面に取り入れるようにして
いる。

【０００４】現状ではＬＥＤはハロゲンランプに比べて
発光強度が劣るため、１個のＬＥＤで充分な照度を確保
するのは不可能であるが、上述したように凹面鏡を利用
して多数のＬＥＤから放射された光を集光して光ファイ
バへと送り込むことにより、効率的に光を利用し、比較
的少数のＬＥＤでもって充分な光量を得ることができる
という利点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】言うまでもなく、こう
した光源装置を利用した照明装置に対する最も大きな要
望の一つは、被検査物等の所望の部位に於いて高い照度
を得ることである。そのためには、光源装置としては、
発光源自体の発光強度を増加させるとともに、発光源か
ら放射された光を効率よく光ファイバに導入することが
重要である。上記従来の光源装置では、光ファイバへの
光の導入効率を向上させるべく凹面鏡を利用しているわ
けであるが、実際には、次のような問題のために必ずし
も満足いく照度を確保することが困難である。

【０００６】まず第１に、一般にＬＥＤから放射される
光は理想的な平行光ではなく、かなりの拡がりを有して
いる。いわゆる砲弾型と呼ばれる先端形状を有するＬＥ
Ｄは光のビーム拡がり角が抑えられているものの、それ
でも±３０°程度の拡がり角を有している。そのため、
このように拡散する光を全て凹面鏡で反射しようとする
と、非常に大きな反射面を持った凹面鏡を使用しなけれ
ばならず、装置の小型化に支障をきたすとともにコスト
も高いものにつく。また仮にコストを無視して、拡散す
る光を全て凹面鏡で反射できたとしても、凹面鏡での反
射後の集光面積も大きく広がってしまい、結果的に反射
光の一部が光ファイバへ導入されない。一方、コストを
重視して妥当な大きさの凹面鏡を使用した場合には、Ｌ
ＥＤから放射された光のうちの一部は凹面鏡に当たら
ず、放射光を無駄にしてしまい光ファイバへの導光効率
を低下させる一因となる。

【０００７】問題の第２は、凹面鏡で反射した光が適切
に集光されて光ファイバの入射端面に当たり該光ファイ
バの内部に取り入れられても、必ずしもその全てが光フ
ァイバの出射端まで導光されて有効光となるわけでない
という点にある。すなわち、光ファイバの入射端面に対
する入射角θ（入射光が軸と成す角）が所定の角度以下
でないと、光ファイバの内部に入り込んだ光は光ファイ
バの内周面で反射されず、前方（出射端の方向）へは送
られない。そのため、凹面鏡で反射した光が光ファイバ
の入射端面に入射しても、そのうちの一部の光は利用さ
れず、これも光ファイバへの導光効率を低下させる一因
となる。

【０００８】上述したような光ファイバへの導光効率の
悪さは単に照射側に於いて高い照度を得るのを困難にす
るのみならず、同じ照度を得ようとすれば、ＬＥＤの数
を増やす必要が生じる。すると、コストが高くなるほ
か、小型化が困難になり、更に、ＬＥＤから発生する熱
が増加するためにファン等の冷却装置もそれだけ大きな
ものが必要になるという不利益がある。

【０００９】本発明はこのような課題を解決するために
成されたものであり、その主たる目的とするところは、
ＬＥＤからの放射光をより効率的に光ファイバに導入す
ることにより、比較的低いコストで対象物に高い照度の
光を集中的に照射することができる光源装置を提供する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明は、光ファイバの入射端面からその内
部に光を送り込むための光源装置に於いて、 ａ）後記第１反射面に向けて配置された発光部を含み、
該発光部からほぼ平行な光を放射する光放射手段と、 ｂ）該光放射手段に対向して設けられ、該光放射手段か
らの光を反射して前記光ファイバの入射端面から所定距
離離間した位置に集光させる第１反射面と、 ｃ）前記光ファイバの入射端面に対向し、且つ該入射端
面と前記所定距離離間した位置との間に設けられ、前記
第１反射面からの光を反射させて前記光ファイバの入射
端面に集光する第２反射面と、 を備えることを特徴としている。

【００１１】この発明に係る光源装置の一態様として、
前記発光部は、前記光ファイバの入射端面に略直交する
軸を中心に環状に配置した複数の発光ダイオードと、該
各発光ダイオードの前方に近接して設けられたコリメー
トレンズとを一対に備える構成とすることができる。も
ちろん、発光源である発光ダイオードの発光体（チッ
プ）をモールドする透明樹脂体自体が上記レンズ効果を
有するように先端砲弾形状又はそのほかの形状に加工さ
れたものでもよい。

【００１２】このようにほぼ平行な光を第１反射面に向
けて放射することにより、放射された光が無駄なく第１
反射面に当たり、しかも、その反射光が第１反射面の焦
点近傍に向かって進むため、第２反射面にも無駄なく当
たる。すなわち、発光部から発した光が途中で散逸する
ことなく第２反射面まで到達する。また、発光ダイオー
ドを環状に配置することによって、その中心軸上で且つ
内周側に第２反射面を置けば、発光部から第１反射面へ
と向かう光が第２反射面で遮られることがなくなる。な
お、ここで言う平行光とは、全ての光の方向が完全に揃
った「完全な平行光」を意味するのではなく、その光の
進行方向がほぼ揃ったと看做せる程度のものも含む。

【００１３】また、前記第２反射面は、略中央部に前記
光ファイバの入射端面側に突出した頂部を有し、該頂部
を一端とし該光ファイバの入射端面側が凹となる曲線
を、該頂部を中心に回転させることにより形成される面
である構成とするとよい。

【００１４】このような形状を有する第２反射面を用い
れば、第１反射面で反射した光が第２反射面にあって頂
部の手前側の部分に当たると、光ファイバの入射端面に
略直交する軸に平行に近い、集光された反射光となっ
て、その前方に位置する光ファイバの入射端面へと向か
う。したがって、第２反射面に当たった光が無駄なく光
ファイバの入射端面へと集光されるとともに、光ファイ
バの入射端面に比較的小さな入射角をもって光が当たる
ので、光ファイバの内部に導入された光の殆ど全てが光
ファイバの内周壁面に当たって全反射を繰り返しながら
前方（出射端の方向）へと送られる。

【００１５】ところが、上記形状を有する第２反射面を
用いた場合、第１反射面で反射した光が、第２反射面に
あって頂部を越えた部分に当たってしまうと、その面に
対する入射角が大き過ぎて光は大きく逸れた方向へと反
射してしまい、光ファイバの入射端面には到達し得なく
なる。光放射手段による平行光が完全に方向が揃った平
行光である場合には上記状態は生じないが、実際には平
行光と言っても或る程度の光の進行方向のばらつきを考
慮する必要がある。

【００１６】そこで、このような光の進行方向のばらつ
きがあった場合でも、第１反射面で反射した光を第２反
射面にあって頂部よりも手前側の部分に確実に当てるよ
うにするために、一態様として、前記光放射手段は、前
記各発光部の前方に光屈曲手段を配置して、該発光部か
らの平行光を前記光ファイバの入射端面に略直交する軸
から離れる方向に屈曲する構成とすることができる。こ
こで、前記光屈曲手段としてプリズムを用いることがで
きる。

【００１７】また、光屈曲手段を利用する代わりに、他
の態様として、前記光放射手段は、前記発光部からの平
行光の光軸が前記光ファイバの入射端面に略直交する軸
から離れる方向に傾斜するように該発光部を保持する発
光部保持手段を含む構成としてもよい。

【００１８】これらの方法により、各発光部からの平行
光を光の進行に伴い光ファイバの入射端面に略直交する
軸から離れる方向に放射すれば、第１反射面で反射した
光は全体的に該頂部から手前側へ離れる方向へとずれる
ので、第１反射面で反射した光が第２反射面にあって頂
部を越えた部分に当たることがなくなる。その結果、第
２反射面で反射した光をより確実に光ファイバの入射端
面に到達させることができる。

【００１９】また本発明に係る光源装置では、前記第１
反射面は、前記光ファイバが貫通する光導出孔を有し、
該光導出孔を貫通した光ファイバの入射端面を所定位置
に保持する光ファイバ保持手段を更に備える構成とする
ことができる。この構成によれば、光放射手段からの放
射光が光ファイバで遮られることがないので、途中で光
を無駄にすることがない。また、光導出孔を介して光フ
ァイバをその延伸方向（入射端面に略直交する軸の方
向）に脱着することができるので、装置全体の小型化に
有利である。

【００２０】更にまた、前記光放射手段と前記第１反射
面との間隔、又は、該第１反射面若しくは前記光ファイ
バの入射端面と前記第２反射面との間隔、の少なくとも
一方が調整可能な構成としておくことにより、光ファイ
バの入射端面からその内部への光の導入効率を最適な状
態に調整することができる。

【００２１】

【発明の効果】このように本発明に係る光源装置によれ
ば、発光源である発光ダイオードから発した光を第１、
第２反射面を経て無駄なく光ファイバの入射端面へと導
くことができ、且つ、光ファイバの入射端面への光の入
射角を比較的小さな範囲に抑えることができる。そのた
め、光ファイバへの導光効率が従来よりも大幅に向上す
る。したがって、例えば本光源装置を照明装置に適用す
れば、光ファイバの出射端面の外側に於いて高い照度を
得ることができる。また、光ファイバへ入射するまでの
途中で光を無駄にすることがないので、同一の照度を得
ようとした場合に、発光源へと供給する電力がより少な
くて済む。また、発光源で発生する熱もその分だけ少な
くなるので、冷却手段が不要になるか又はより簡単にな
る。更にまた、装置の小型化にも有利である。

【００２２】

【発明の実施の形態】〔第１の実施形態〕まず本発明に
係る光源装置の原理構成の一実施形態を図１及び図２を
参照して説明する。図１は本実施形態による光源装置を
軸Ｃを含む平面で切断した断面における光路構成図であ
り、図２は同様の図面を用いた説明図である。軸Ｃは、
光を導入する対象である光ファイバ６の中心軸である。
なお、図１では図面が煩雑になるのを避けるため代表的
な光路のみを記載しているが、記載のもの以外に多数の
光路を通る光が存在することは当然である。

【００２３】軸Ｃに垂直に設けられた基板１には、軸Ｃ
を取り囲んで二重の同心円環状に多数のＬＥＤ２が発光
源として配置されており、各ＬＥＤ２の前方にはそれぞ
れコリメート用のレンズ３が設けられている。各ＬＥＤ
２は発光体であるチップが樹脂やガラス等の透明体でモ
ールドされたものであって、そのＬＥＤから放射される
光の軸（光軸）Ｓが軸Ｃと平行になるように基板１に固
定されている。ＬＥＤ２としては発光強度ができるだけ
大きなものが好ましいが、そのような種類のＬＥＤは一
般に光のビーム拡がり角が広い。そのため、ＬＥＤ２か
らは光軸Ｓに対して大きな角度を持って放出される光が
多数存在する。コリメート用のレンズ３は文字通り、こ
のようにＬＥＤ２から様々な方向へ拡がりつつ放射され
る光を集光して、光軸Ｓに沿ったほぼ平行な光となるよ
うに光を屈曲させる作用を有している。更にまた、ＬＥ
Ｄ２及びレンズ３の前方には略円環状のプリズム４が設
けられている。

【００２４】図１に示す断面に於いて、このプリズム４
の入射面（図１で左側）は軸Ｃに垂直であって、その反
対側の出射面は軸Ｃに対して所定角度で傾斜している。
プリズム４の入射面にほぼ直交して入射した光はプリズ
ム４の内部を直進し、出射面を経て大気中に出る際にそ
の界面両側の透過率の相違によって外方、つまり光が進
行するに伴い軸Ｃから離れる方向に屈折する。すなわ
ち、本実施形態では、ＬＥＤ２、コリメート用のレンズ
３及びプリズム４が、軸Ｃから離れる方向へ平行光を放
射する光放射手段として機能する。

【００２５】この光放射手段の前方には大きな凹面鏡５
が設けられており、該凹面鏡５にあっては、軸Ｃを中心
にして円形状の光導出孔５ｂが穿孔されている。凹面鏡
５の反射面５ａは、その断面が放物線、楕円、円など各
種の曲線の一部を切り出した形状を有しており、図２に
示すように、軸Ｃ上又はその近傍の所定位置に焦点Ｆを
持つ。凹面鏡５の光導出孔５ｂには、凹面鏡５の背面側
から光ファイバ６の端部が挿入され、光ファイバ６の略
円形状の入射端面６ａの中心は軸Ｃ上に位置し、且つそ
の入射端面６ａは軸Ｃに垂直になるように固定されてい
る。この光ファイバ６の入射端面６ａの前方、つまり上
記光放射手段と凹面鏡５との間の軸Ｃ上であって焦点Ｆ
よりも凹面鏡５に近い位置に、特徴的な形状を有する反
射鏡７が、その反射面７ａが光ファイバ６の入射端面６
ａに対向するように設けられている。

【００２６】図１の断面に於いて反射鏡７の反射面７ａ
は、軸Ｃに関して対称である、円、楕円、放物線などの
一部を構成する曲線Ａ、Ａ’となっており、それら２本
の曲線Ａ、Ａ’の交点が軸Ｃ上で光ファイバ６方向に突
出する頂部７ｂを成している。すなわち、上記曲線Ａ
（又はＡ’）を軸Ｃを中心に回転させることによって空
間上に形成される曲面が反射面７ａになっている。図１
では、反射鏡７の外周縁はちょうどプリズム４の内周縁
に接しているが、このような構成に限るものではない。
この反射鏡７は、後述するように凹面鏡５で反射して集
光された光を再度反射して、前方に位置する光ファイバ
６の入射端面６ａに効率よく照射するために利用され
る。

【００２７】次に、本実施形態による光源装置の動作に
ついてより詳細に説明する。本構成の基本的な動作は、
ＬＥＤ２から放射されレンズ３でほぼ平行光とされ、更
にプリズム７で全体的に外方向に屈曲された光を凹面鏡
５で反射しつつ反射鏡７に集光し、更に反射鏡７で反射
しつつ光ファイバ６の入射端面６ａに入射させることで
ある。

【００２８】既述のように、光ファイバ６の入射端面６
ａへ光が当たったとしても、その入射角（軸Ｃとの間の
角度）が所定範囲にないと、光ファイバ６の内部へは導
入されるもののその内周壁面で適切に反射せず、結局、
有効な光とはならない。しかしながら、本実施形態の構
成では、凹面鏡５で反射した光をその焦点Ｆよりも手前
に位置する反射鏡７の反射面７ａで反射させて光ファイ
バ６の入射端面６ａに入射させることにより、その入射
光の入射角範囲を所定の入射角の条件を満たすように、
つまり光ファイバ６の入射端面６ａに対する入射角が上
記所定範囲内に収まるように小さくすることができる。

【００２９】いま、図２に描くようにプリズム４が存在
しない状態を想定する。このとき、仮にレンズ３を通し
て放射される光が光路Ｌ１を通るような完全な平行光で
あれば、凹面鏡５での反射光は焦点Ｆに向かって進むか
ら、その手前の反射鏡７にあっては軸Ｃよりも上半分の
反射面７ａに到達する。そして、この反射面７ａで反射
した光は、所望の通り、小さな入射角でもって光ファイ
バ６の入射端面６ａに当たる。しかしながら、実際に
は、レンズ３を用いても完全な平行光を実現することは
難しく（仮に実現できたとしてもレンズ３の加工精度が
きわめて厳しく実用的ではなくなる）、レンズ３からは
或る程度の拡がりを有した平行光が放射されるのであ
る。

【００３０】このような或る程度の拡がりを有する平行
光の一部として、例えば図２中の光路Ｌ２を通る光を考
えてみると、凹面鏡５で反射した光は焦点Ｆから下方に
ずれた位置に向かうため、軸Ｃを横切って頂部７ｂを越
えた下側半断面に於ける反射面７ａ上の点Ｐに当たって
しまう。すると、この点Ｐでは反射面７ａに対して大き
な入射角を持って光が入射するため、ここで反射した光
は軸Ｃから大きく離れる方向へと進むこととなり、光フ
ァイバ６の入射端面６ａに到達し得ない無駄な光とな
る。すなわち、図１に於いて、軸Ｃよりも上半面又は下
半面の凹面鏡５の反射面５ａで反射した光は、それぞれ
同一半面の反射鏡７の反射面７ａに当たるようにしなけ
れば、光ファイバ６の入射端面６ａに光を導くことがで
きない。その一方、光ファイバ６への光の導入効率を上
げるには、上記のように拡がりつつ進行する光も確実に
利用することが重要である。

【００３１】そのためには、凹面鏡５に対して軸Ｃに平
行に主要な光（つまりＬＥＤ２の光軸Ｓ近傍の光）を中
心に、軸Ｃよりも外側へ（つまり光が進行するに伴い軸
Ｃから遠ざかる方向へ）光を屈曲させればよい。そこ
で、本実施形態の構成では、上述したようにレンズ３の
前方にプリズム４を設け、光がプリズム４を通過する際
に光が外側へと屈曲するようにしている。これにより、
凹面鏡５にあって軸Ｃよりも上部側の反射面５ａにより
反射された光は反射鏡７にあって軸Ｃよりも上部側に移
動し、逆に、凹面鏡５にあって軸Ｃよりも下部側の反射
面５ａにより反射された光は反射鏡７にあって軸Ｃより
も下部側に移動する。すなわち、レンズ３を通して若干
拡がりつつ進んで凹面鏡５の反射面５ａに当たった光
が、より確実に反射鏡７の同一半面側（つまり頂部７ｂ
の手前側）の反射面７ａに当たる。

【００３２】反射鏡７に於いて、上述したような特徴的
な形状の反射面７ａは、反射した光を光ファイバ６の入
射端面６ａに効率良く導入するために、上側部分及び下
側部分にそれぞれ集光された光を一意的に反射させるの
ではなく、光ファイバ６の入射端面６ａに所定範囲の入
射角で入射させるように特に工夫された形状である。し
たがって、上述の如く凹面鏡５で一旦反射され、反射鏡
７で更に反射しつつ集光された光は、高い効率で且つ小
さな入射角でもって光ファイバ６の入射端面６ａに到達
する。なお、反射鏡７の反射面７ａの曲面は、一般的に
は球面よりも非球面のほうが好ましい。

【００３３】このようにして、本発明の第１の実施形態
による光源装置では、ＬＥＤ２から放射された光を殆ど
無駄にすることなく光ファイバ６の入射端面６ａに導
き、該光ファイバ６の内部を通過させて前方（出射端）
へと送ることができる。

【００３４】〔第２の実施形態〕次に、本発明に係る光
源装置の原理構成の他の実施形態を図３を参照して説明
する。図３は上記第１の実施形態による光源装置の図１
に対応する断面図であって、図１、図２に示した構成と
同一又は相当部分には同一の符号を付して、特に必要の
ない限り説明を略す。

【００３５】この第２の実施形態の構成が第１の実施形
態と基本的に相違する点は、ＬＥＤ２から放射される光
の軸Ｓを軸Ｃに対して傾斜させるための手段にある。す
なわち、上記第１の実施形態ではそのためにプリズム４
を利用し途中で光路を屈曲させていたが、この第２の実
施形態では、ＬＥＤ２から放射された時点でその光軸Ｓ
が軸Ｃに対して傾斜しているようにする。そのために、
ＬＥＤ２を固定するための基板１を軸Ｃを中心にした扁
平傘形状に形成し、その外方向に向いた傾斜面にＬＥＤ
２を設けるようにしている。すなわち、この第２の実施
形態では、上記形状の基板１、ＬＥＤ２及びレンズ３が
光放射手段として機能する。これにより、第１の実施形
態による光源装置と同様に、ＬＥＤ２から放射された光
を極力無駄にすることなく光ファイバ６の入射端面６ａ
へと導き、光の導入効率を向上させることができる。

【００３６】なお、この第２の実施形態では、図３の断
面に於いて反射鏡７の反射面７ａは放物線Ｂ、Ｂ’を成
しているが、この点に於ける第１の実施形態の構成との
相違は、本発明に係る光源装置の動作に関して本質的な
ものでないことは既に述べた通りである。

【００３７】

【実施例】以下に、上記原理構成を具現化した光源装置
の一実施例を図面を参照しつつ説明する。この実施例の
光源装置は、基本的には上記第１の実施形態の構成を具
現化したものであるが、第２の実施形態やそのほかの変
形を加えたものでも同様に具体的な装置と成すことがで
きることは言うまでもない。

【００３８】図４は本実施例による光源装置の断面図で
ある。この光源装置は、主要部が円筒形状のハウジング
１０内部に収容されており、ハウジング１０の一端面に
取り付けられた飾板２０に固定されている光コネクタ２
３に、光ファイバ６の端部の光プラグ３０を挿入して光
を外部へと導出する構造となっている。なお、図４で
は、図１〜図３で記載した構成要素と同一又は相当する
構成要素には同一の符号を付して、その構成及び作用の
対応関係を明確にしている。

【００３９】ハウジング１０は例えばアルミニウム等の
金属や、合成樹脂の一体成型品とすることができ、その
内周に略円盤状で外周縁に略垂直に屈曲した鍔部１ａを
有する基板１が嵌挿されている。基板１の鍔部１ａの外
周面はハウジング１０の内周面に接して摺動可能となっ
ており、ハウジング１０の所定箇所に穿孔された軸Ｃ方
向に細長いスリット孔１０ａに外側から挿通したネジ１
１を基板１の鍔部１ａのネジ孔１ｂに螺入して締め付け
ることにより、基板１の位置を固定する。すなわち、ネ
ジ１１の頭部がハウジング１０のスリット孔１０ａ周囲
の壁面を強く押圧しない状態では、基板１はハウジング
１０の内部で軸Ｃの延伸方向に所定範囲で摺動自在であ
る。

【００４０】この基板１には貫通孔１４ｄに挿通された
ネジ１６でレンズ保持体１４が固定され、レンズ保持体
１４には基板１との間に挟持されるようにＬＥＤ保持板
１３が小型のネジ１２で固定されている。ＬＥＤ保持板
１３には後述するように二重の円環状にＬＥＤ２が固定
されている。ＬＥＤ保持板１３はプリント基板で構成さ
れ、ＬＥＤ２のリード線をハンダ付けするためのパッド
と、各パッドを接続するパターン配線とが形成されてい
る。ＬＥＤ２は、そのパッドにリード線をハンダ付けす
ることにより固定されている。基板１は合成樹脂から成
るものでもよいが、ＬＥＤ２で発生する熱を効率よく放
散するには、アルミニウム等の熱伝導性の高い金属から
成るものとすることが望ましい。

【００４１】図５はレンズ保持体１４を図４に於いて右
方向から見た状態での平面図である。レンズ保持体１４
の中心には円形状の穴１４ａが開口しており、その周囲
に各ＬＥＤ２の装着位置に対応して略円形状のレンズ取
付開口１４ｂ、１４ｃが設けられている。レンズ取付開
口１４ｂとレンズ取付開口１４ｃとは周方向に交互に設
けられており、前者は内周側の円Ｄ’上に中心（つまり
ＬＥＤ２の光軸Ｓ）を有し、後者は円Ｄ’と同心であっ
て外周側に位置する円Ｄ上に中心を有している。このよ
うに二重の円環状に且つ周方向に交互にＬＥＤ２を配置
することによって、狭い面積に多数のＬＥＤ２を配置す
ることができ、装置の小型化に有利である。レンズ取付
開口１４ｂ、１４ｃはそれぞれ外周縁に段差を有してお
り、そこにレンズ３の外縁端を嵌め込み、レンズ３のネ
ジ孔３ｆに挿通した微小なネジ１５でそれぞれ固定する
ようになっている。

【００４２】レンズ保持体１４にはレンズ３やＬＥＤ保
持板１３を介してＬＥＤ２から発生する熱が伝播するた
め、加工性がよく適度な剛性を有するとともに、耐熱性
に優れた材料から形成することが望ましい。一例として
は、ガラス短繊維で強化されたポリエチレンテレフター
トなどの合成樹脂を用いることができる。もちろん、こ
れ以外の材料であってもよい。

【００４３】レンズ保持体１４の中央の穴１４ａには、
先端に反射鏡７を固定したボルト１７が螺設されてお
り、その反対側の端部は基板１の中央の穴１ｃを貫通し
てその背面側（図４では左側）に突出している。ボルト
１７を回動させてレンズ保持体１４への螺入深さを調整
すると、反射鏡７は軸Ｃに沿って左右に移動する。反射
鏡７の位置を適宜に調整した後、反対側端部からボルト
１７に螺入したナット１８を締め付けることにより、反
射鏡７の位置を固定することができる。

【００４４】反射鏡７は反射面７ａとして上述したよう
な形状を有しており、その基体は合成樹脂材を射出成形
等によって所定形状に加工したもので、その基体の凹曲
面にアルミニウム等の鏡面性を有する材料を反射面とし
て蒸着したものである。略円環状のプリズム４はアクリ
ル、ガラス等の透明体から成り、その外周端部からレン
ズ保持体１４の外周縁部のネジ孔１４ｅに螺入したネジ
１９で固定されている。

【００４５】ハウジング１０の他端側には、内周壁に凹
面鏡５の外周縁部を嵌め込むための段差状の座１０ｂが
形成されている。凹面鏡５は、上記反射鏡７と同様に、
合成樹脂材を射出成形等によって所定形状に加工した基
体を含み、その基体の凹曲面にアルミニウム等の鏡面性
を有する材料を反射面として蒸着したものである。もち
ろん、凹面鏡５や反射鏡７にとって重要なのは反射面５
ａ、７ａだけであるから、反射面５ａ、７ａさえ所定の
形状に加工されていれば上記記載の構成に限るものでは
ない。例えば、鏡面性を有する材料、例えば金属箔を片
面に貼り合わせた薄い金属板を用い、これを切断して所
望の形状にプレスするものでもよい。

【００４６】凹面鏡５は図示するようにハウジング１０
の座１０ｂに嵌め込まれ、ハウジング１０の外周側から
挿通されたネジ２１で固定されている。また、軸Ｃを中
心とする円筒形状の光ファイバ保持部２３ａを備える光
コネクタ２３は、飾板２０にネジ２４で固定されてい
る。光コネクタ２３の光ファイバ保持部２３ａは凹面鏡
５の中央の光導出孔５ｂに挿通され、飾板２０はハウジ
ング１０の端面を閉塞するようにネジ２２でハウジング
１０に対して固定される。光コネクタ２３には端部に光
プラグ３０を備える光ファイバ６が挿入され、光プラグ
３０のストッパ３０ａが光コネクタ２３に当接する位置
まで押し込んだ状態で該光コネクタ２３に締着ネジ２５
を螺入して光プラグ３０を押圧することにより、光プラ
グ３０の脱落や位置ずれを防止する。このとき、光コネ
クタ２３の光ファイバ保持部２３ａの先端と光ファイバ
６の入射端面６ａとは略面一になる。

【００４７】以上の構成の光源装置では、ＬＥＤ２とレ
ンズ３、及びＬＥＤ２とプリズム４との離間距離を含む
位置関係は構造によって決まるが、これらの光学部品と
凹面鏡５との離間距離、及び、凹面鏡５や光ファイバ６
の入射端面６ａと反射鏡７との離間距離は、それぞれ所
定範囲で調整できるようになっている。すなわち、上述
したようにハウジング１０に対して基板１を固定してい
るネジ１１を緩めて基板１を軸Ｃ方向に適宜に移動させ
ることにより、ＬＥＤ２、レンズ３及びプリズム４と凹
面鏡５との離間距離を調整することができる。また、ナ
ット１８の締め付けを緩め、レンズ保持体１４へのボル
ト１７の螺入深さを調整することにより、凹面鏡５や光
ファイバ６の入射端面６ａと反射鏡７との離間距離を調
整することができる。もちろん、これらは必ずしも調整
可能な構成としておく必要はなく、また逆に、上記調整
箇所以外の部分に調整を加えてもよい。

【００４８】上記構成の光源装置では、二重の円環状に
配置された８個のＬＥＤ２から拡がりつつ放射された光
の殆どを集めてそれぞれレンズ３でコリメートし、更に
その前方のプリズム４を通して軸Ｃから離れる方向に傾
斜させた状態で凹面鏡５へと送る。レンズ３でコリメー
トされた光は殆ど無駄なく凹面鏡５の反射面５ａに当た
り、該反射面５ａで反射した光は集光されて軸Ｃ上に位
置する焦点Ｆ付近へと向かうが、その前方に位置する反
射鏡７の反射面７ａ、更に言えば、軸Ｃよりも手前側の
反射面７ａに当たる。そして、この反射面７ａで反射し
た光は、殆ど漏れなく小さな入射角でもって光ファイバ
６の入射端面６ａに到達する。したがって、ＬＥＤ２か
ら放射された光の大部分を無駄なく光ファイバ６へと導
入して前方（出射端）へと送ることができる。

【００４９】上記光源装置は、光ファイバ６の出射端か
ら光を取り出し、必要に応じてレンズなどの他の光学部
品を介して所望の部位に照射する照明装置の光源として
利用することができるが、そのほかにも光ファイバを利
用した様々な装置の光源として利用することができる。
例えば、光ファイバ自体を装飾用の照明（いわゆる電
飾）として用いた装置のために利用してもよい。このよ
うな応用では、光ファイバを通過する光のその断面に於
ける均一性はあまり重要でないから、この光源装置に於
いて面内での光の均一性に寄与する各種の光学部品の加
工精度や組立精度が緩くてもよい場合が多く、検査装置
用照明光源として用いる場合よりも低コストで製造する
ことが可能である。

【００５０】なお、一般の照明用としてはＬＥＤ２とし
て白色光を発するものを用いればよいが、もちろん、そ
のほかの赤色、緑色、黄色等の各色の可視光、或いは赤
外光、近赤外光等の各種の波長を有する光を発するＬＥ
Ｄを用いてもよい。また、複数の色のＬＥＤを組み合わ
せることによって、各色が重なる部分に於いて白色光を
得るような構成とすることもできる。

【００５１】更にまた、上記実施例は本発明の単に一例
に過ぎず、本発明の趣旨の範囲で適宜変形や修正を加え
ても、本願の特許請求の範囲に包含されることは明らか
である。具体的に言えば、各光学部品やそのほかの部材
を形成する材料は上記記載のものに限定されない。ま
た、各光学部品の形状や配置は本発明の趣旨を満たす条
件の範囲で適宜に変更することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態による光源装置を示
す断面図。

【図２】 第１の実施形態による光源装置の動作を説明
するための断面図。

【図３】 本発明の第２の実施形態による光源装置を示
す断面図。

【図４】 第２の実施形態を具現化した一実施例の構成
を示す断面図。

【図５】 本実施例のレンズ保持体を図５中で右方向か
ら見た状態の平面図。

【符号の説明】

１…基板（発光部保持手段） １ａ…鍔部 １ｂ…ネジ孔 ２…ＬＥＤ（発光部） ３…レンズ（発光部） ４…プリズム（光屈曲手段） ５…凹面鏡 ５ａ…反射面（第１反射面） ５ｂ…光導出孔 ６…光ファイバ ６ａ…入射端面 ７…反射鏡 ７ａ…反射面（第２反射面） ７ｂ…頂部 １０…ハウジング １０ａ…スリット孔 １０ｂ…座 １１、１２、１５、１６、１９、２１、２２、２４…ネ
ジ １３…ＬＥＤ保持板 １４…レンズ保持体 １４ａ…穴 １４ｂ、１４ｃ…レンズ取付開口 １４ｅ…ネジ孔 １７…ボルト １８…ナット ２０…飾板 ２３…光コネクタ（光ファイバ保持手段） ２３ａ…光ファイバ保持部 ２５…締着ネジ ３０…光プラグ ３０ａ…ストッパ Ｃ…軸 Ｓ…ＬＥＤの光軸

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０１Ｌ 33/00 Ｆ２１Ｓ 1/00 Ｆ // Ｆ２１Ｙ 101:02 1/02 Ｇ (72)発明者 奥田 裕 京都府宇治市槇島町十六19−１ 京都電機 器株式会社内 (72)発明者 中山 雄三 京都府宇治市槇島町十六19−１ 京都電機 器株式会社内 Ｆターム(参考） 2H037 AA03 BA03 CA32 CA37 2H052 BA02 BA03 BA07 BA11 BA15 5F041 AA06 EE03 EE04 EE06 EE16 EE25 FF11

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバの入射端面からその内部に光
   を送り込むための光源装置に於いて、 ａ）後記第１反射面に向けて配置された発光部を含み、
   該発光部からほぼ平行な光を放射する光放射手段と、 ｂ）該光放射手段に対向して設けられ、該光放射手段か
   らの光を反射して前記光ファイバの入射端面から所定距
   離離間した位置に集光させる第１反射面と、 ｃ）前記光ファイバの入射端面に対向し、且つ該入射端
   面と前記所定距離離間した位置との間に設けられ、前記
   第１反射面からの光を反射させて前記光ファイバの入射
   端面に集光する第２反射面と、 を備えることを特徴とする光源装置。
2. 【請求項２】 前記発光部は、前記光ファイバの入射端
   面に略直交する軸を中心に環状に配置した複数の発光ダ
   イオードと、該各発光ダイオードの前方に近接して設け
   られたコリメートレンズとを一対に備えることを特徴と
   する請求項１に記載の光源装置。
3. 【請求項３】 前記第２反射面は、略中央部に前記光フ
   ァイバの入射端面側に突出した頂部を有し、該頂部を一
   端とし該光ファイバの入射端面側が凹となる曲線を、該
   頂部を中心に回転させることにより形成される面である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光源装置。
4. 【請求項４】 前記光放射手段は、前記各発光部の前方
   に光屈曲手段を配置して、該発光部からの平行光を前記
   光ファイバの入射端面に略直交する軸から離れる方向に
   屈曲することを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
5. 【請求項５】 前記光屈曲手段はプリズムであることを
   特徴とする請求項４に記載の光源装置。
6. 【請求項６】 前記光放射手段は、前記発光部からの平
   行光の光軸が前記光ファイバの入射端面に略直交する軸
   から離れる方向に傾斜するように該発光部を保持する発
   光部保持手段を含むことを特徴とする請求項３に記載の
   光源装置。
7. 【請求項７】 前記第１反射面は、前記光ファイバが貫
   通する光導出孔を有し、該光導出孔を貫通した光ファイ
   バの入射端面を所定位置に保持する光ファイバ保持手段
   を更に備えることを特徴とする請求項１〜６の何れかに
   記載の光源装置。
8. 【請求項８】 前記光放射手段と前記第１反射面との間
   隔、又は、該第１反射面若しくは前記光ファイバの入射
   端面と前記第２反射面との間隔、の少なくとも一方が調
   整可能であることを特徴とする請求項１〜７の何れかに
   記載の光源装置。