JP2002538488A - 方向転換及び混色を伴うコンパクトな光学装置 - Google Patents
方向転換及び混色を伴うコンパクトな光学装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ビームのルーメンを最大にし、混色を改善し、かつ複雑度を最小限に抑えながら光源から最終用途まで光を効果的に伝搬させる急激な屈曲領域を含むコンパクトな光学アセンブリ。
【解決手段】 第１の非結像光学部品が、光源から、第１の横断面寸法を有する光ファイバを含む屈曲領域の入力端に至る光の角度分布を増大させる。また、第２の非結像光学部品が屈曲領域からの光を受光し、そして角度分布を減少させる。光源を第１の非結像光学部品に連結する導光体は、屈曲領域の平面内において光ファイバの横断面寸法よりも大きい横断面寸法を有する。同様に、第２の非結像光学部品からの光を受光する第２の導光体も、屈曲領域の平面内において光ファイバの横断面寸法よりも大きい横断面寸法を有する。
Description
【０００１】
本発明は導光体を介して高輝度光源を遠隔の最終用途に対して光学的に結合す
る技術に関するものであって、更に詳しく言えば、改善された混色並びにより一
様な光度及び色を与えるような光学装置に関する。
る技術に関するものであって、更に詳しく言えば、改善された混色並びにより一
様な光度及び色を与えるような光学装置に関する。
【０００２】 本発明は、ダベンポート(Davenport) 等の米国特許第５３４１４４５号、カサ
ーリー(Cassarly)等の同第５４６９３３７号、及びメイジース(Mazies)等の同第
５６９１６９６号の明細書中に記載されたような種類の光学装置に対して特に適
用し得る。なお、これらの特許明細書の詳細は引用によって本明細書中に組込ま
れる。一般に、これらの特許はたとえば５００００ルーメン／平方センチメート
ルを越える高輝度光源を開示するものであって、かかる光源には１本以上の導光
体、ライトパイプ又は光ファイバに光を入射させる反射器機構が付随している。
光は、本来ならば光ファイバの入射表面積の範囲外にある光を集光する適当な結
合部材を介して個々の光ファイバに入射し、そして光ファイバの他端から射出し
て遠隔位置で使用される。
ーリー(Cassarly)等の同第５４６９３３７号、及びメイジース(Mazies)等の同第
５６９１６９６号の明細書中に記載されたような種類の光学装置に対して特に適
用し得る。なお、これらの特許明細書の詳細は引用によって本明細書中に組込ま
れる。一般に、これらの特許はたとえば５００００ルーメン／平方センチメート
ルを越える高輝度光源を開示するものであって、かかる光源には１本以上の導光
体、ライトパイプ又は光ファイバに光を入射させる反射器機構が付随している。
光は、本来ならば光ファイバの入射表面積の範囲外にある光を集光する適当な結
合部材を介して個々の光ファイバに入射し、そして光ファイバの他端から射出し
て遠隔位置で使用される。
【０００３】 この種の装置の特定用途においては、たとえばコーナを曲がる際、光ファイバ
を急激に屈曲させることが要求される。このような要求条件を示す商業的な具体
例は、光源が中央の位置（たとえば、エンジンフードの下方の位置）に配置され
ているような自動車の照明装置である。前照灯はエンジン室の両側に配置され、
かつ自動車の前方を向いている。従って、光を前方に向けるために光ファイバは
屈曲又は方向転換を受けることが必要となる。
を急激に屈曲させることが要求される。このような要求条件を示す商業的な具体
例は、光源が中央の位置（たとえば、エンジンフードの下方の位置）に配置され
ているような自動車の照明装置である。前照灯はエンジン室の両側に配置され、
かつ自動車の前方を向いている。従って、光を前方に向けるために光ファイバは
屈曲又は方向転換を受けることが必要となる。
【０００４】 光ファイバのこのような屈曲は、たとえば２インチ×２インチの箱形によって
定義される小さな区域内において約１０５度に達することがあるが、これは光の
伝送に悪影響を及ぼす。従来、かかる急激な屈曲は前照灯系からの光出力に悪影
響を及ぼすものであった。そのような場合には、光度又は角度分布及び照度又は
空間分布の両方が影響を受ける。理想的には、このような方向転換は角度分布の
顕著な損失及び顕著な増大なしに達成されなければならない。
定義される小さな区域内において約１０５度に達することがあるが、これは光の
伝送に悪影響を及ぼす。従来、かかる急激な屈曲は前照灯系からの光出力に悪影
響を及ぼすものであった。そのような場合には、光度又は角度分布及び照度又は
空間分布の両方が影響を受ける。理想的には、このような方向転換は角度分布の
顕著な損失及び顕著な増大なしに達成されなければならない。
【０００５】 一例を挙げれば、テフロン（登録商標）で被覆された直径０．５インチの光フ ァイバは、前照灯アセンブリ中において小さな半径で曲げることは困難である。 心材を包囲する被覆は、約４インチの曲げ半径においてキンクを示し始める。そ の上、約７インチの曲げ半径において輝度の顕著な減少が生じる。
【０００６】 これらの問題を解決するための１つの試みは、屈曲領域内にある光ファイバの
一部から被覆を除去することである。被覆が存在しないと、光の損失は無視し得
る程度となるが、角度分布はやはり著しいゆがみを示す。光ファイバから射出す
る光の主要部分が約１０度だけ移動する結果、軸上には暗点が認められ、また多
くの放射エネルギーがより大きい角度に向けられた。これは、前照灯からのピー
クカンデラ及び全ルーメンの両方を低下させるので望ましくなかった。
一部から被覆を除去することである。被覆が存在しないと、光の損失は無視し得
る程度となるが、角度分布はやはり著しいゆがみを示す。光ファイバから射出す
る光の主要部分が約１０度だけ移動する結果、軸上には暗点が認められ、また多
くの放射エネルギーがより大きい角度に向けられた。これは、前照灯からのピー
クカンデラ及び全ルーメンの両方を低下させるので望ましくなかった。
【０００７】 高光度放電ランプ光源に関連する更に別の問題は、顕著な色分離である。通例
、かかる光源からの光は米国特許第５３４１４４５号明細書中に記載のごとく赤
色の外周部分及び白色の内側部分を有している。米国特許第５３４１４４５号明
細書中にはこのような色分離に対する１つの解決策が提唱されているが、それは
方形カプラを使用するというものである。方形カプラは、光がそれを通って進行
する間に光の光度及び色の混合をもたらす。多角形の方形カプラは単位長さ当り
の内部反射の回数を増加させ、それによって標準的な円筒管状の結合部材を使用
した場合に比べてより一様な光度分布及び改善された混色をもたらす。
、かかる光源からの光は米国特許第５３４１４４５号明細書中に記載のごとく赤
色の外周部分及び白色の内側部分を有している。米国特許第５３４１４４５号明
細書中にはこのような色分離に対する１つの解決策が提唱されているが、それは
方形カプラを使用するというものである。方形カプラは、光がそれを通って進行
する間に光の光度及び色の混合をもたらす。多角形の方形カプラは単位長さ当り
の内部反射の回数を増加させ、それによって標準的な円筒管状の結合部材を使用
した場合に比べてより一様な光度分布及び改善された混色をもたらす。
【０００８】 色分離はまた、２つの互いに独立した光源を使用する場合にも問題となる。た
とえば、２つの互いに独立した光源を使用する場合、高い性能（すなわち、長い
寿命、最低の複雑度、最大のビームルーメン、及び最少限の色分離）をもたらす
解決策は現時点において存在しない。
とえば、２つの互いに独立した光源を使用する場合、高い性能（すなわち、長い
寿命、最低の複雑度、最大のビームルーメン、及び最少限の色分離）をもたらす
解決策は現時点において存在しない。
【０００９】 従って、これらの問題に対する安価かつ効果的な解決策が要望されているので
ある。
ある。
【００１０】
本発明は、急激な屈曲領域を通して光源から関連する最終用途に光を伝送す
るための新規で改良された光学アセンブリであって、簡単、経済的かつ効果的に
機能し得る光学アセンブリを提供しようとするものである。
るための新規で改良された光学アセンブリであって、簡単、経済的かつ効果的に
機能し得る光学アセンブリを提供しようとするものである。
【００１１】 本発明に従えば、第１の横断面寸法を有する光ファイバによって屈曲領域が規
定される。第１の非結像光学部品が光源からの光を屈曲領域の第１の末端又は入
力端に伝達することにより、光ファイバを通過する光の角度分布が増大する。ま
た、屈曲領域の第２の末端又は出力端から光を受光すると共に光の角度分布を減
少させるようにして第２の非結像光学部品が配置される。
定される。第１の非結像光学部品が光源からの光を屈曲領域の第１の末端又は入
力端に伝達することにより、光ファイバを通過する光の角度分布が増大する。ま
た、屈曲領域の第２の末端又は出力端から光を受光すると共に光の角度分布を減
少させるようにして第２の非結像光学部品が配置される。
【００１２】 本発明の別の実施の態様に従えば、第１の導光体が第１の非結像光学部品の入
力端に光を伝達するが、かかる第１の導光体は屈曲領域の平面内において光ファ
イバよりも大きい入力横断面寸法を有している。
力端に光を伝達するが、かかる第１の導光体は屈曲領域の平面内において光ファ
イバよりも大きい入力横断面寸法を有している。
【００１３】 本発明の別の実施の態様に従えば、第２の導光体が第２の非結像光学部品の出
力端から光を受光するが、かかる第２の導光体は屈曲領域の平面内において光フ
ァイバよりも大きい出力横断面寸法を有している。
力端から光を受光するが、かかる第２の導光体は屈曲領域の平面内において光フ
ァイバよりも大きい出力横断面寸法を有している。
【００１４】 本発明の更に別の好適な実施の態様に従えば、第１及び第２の非結像光学部品
は、光ファイバに隣接した一端において第１の横断面積を有しかつ他端において
より大きい第２の横断面積を有するようにして次第に横断面寸法の変化するテー
パ付きの導光体である。
は、光ファイバに隣接した一端において第１の横断面積を有しかつ他端において
より大きい第２の横断面積を有するようにして次第に横断面寸法の変化するテー
パ付きの導光体である。
【００１５】 本発明の更に別の実施の態様に従えば、第１及び第２の非結像光学部品は、多
角形の形状から成る群より選ばれた横断面形状を有している。
角形の形状から成る群より選ばれた横断面形状を有している。
【００１６】 本発明の主たる利点は、寸法上の制約又は光学的性能に著しい影響を及ぼすこ
となく、急激な屈曲又はひねりによって光ファイバの方向転換を行い得ることで
ある。
となく、急激な屈曲又はひねりによって光ファイバの方向転換を行い得ることで
ある。
【００１７】 本発明のもう１つの利点は、屈曲領域の出力端において輝度の向上が得られる
ことである。
ことである。
【００１８】 本発明の更にもう１つの利点は、輝度の低下なしに混色の改善が得られること
である。
である。
【００１９】 本発明のその他の利点は、以下の詳細な説明を読んで理解することにより、当
業者には自ずから明らかとなろう。
業者には自ずから明らかとなろう。
【００２０】 本発明は特定の部品及び部品の配列に関して物理的に具体化し得るが、その好
適な実施の態様が以下に詳細に記載される。
適な実施の態様が以下に詳細に記載される。
【００２１】
添付の図面中には本発明の好適な実施の態様が例示されているが、それらによ
って本発明の範囲が制限されるものと解すべきでない。それらの図面を見ると、
中央の光源から遠隔の最終用途にまで光を効率的に伝送すると共に、急激な屈曲
領域に関連した問題及び混色を解決するような光学アセンブリＡが示されている
。更に詳しく述べれば、本発明の原理を使用する環境の一例として、自動車の前
照灯装置Ｂが図１に示されている。とは言え、本発明がこのような特定の環境の
みに限定されるわけではなく、関連する光学装置において広く使用し得ることは
当業者にとって自明であろう。たとえば、このような構成は同様な問題が起こり
得るバックライト型ディスプレイ及び計器盤において特に有用であり得る。
って本発明の範囲が制限されるものと解すべきでない。それらの図面を見ると、
中央の光源から遠隔の最終用途にまで光を効率的に伝送すると共に、急激な屈曲
領域に関連した問題及び混色を解決するような光学アセンブリＡが示されている
。更に詳しく述べれば、本発明の原理を使用する環境の一例として、自動車の前
照灯装置Ｂが図１に示されている。とは言え、本発明がこのような特定の環境の
みに限定されるわけではなく、関連する光学装置において広く使用し得ることは
当業者にとって自明であろう。たとえば、このような構成は同様な問題が起こり
得るバックライト型ディスプレイ及び計器盤において特に有用であり得る。
【００２２】 図１は、自動車２０のフードの下方を示す略図である。自動車の前端２２と放
熱器２４との間には、中央の光源３０が配置されている。かかる光源は、インス
タントスタート型メタルハライドランプ又は同等のＨＩＤランプのごとき高輝度
光源であることが好ましい。光源３０には第１及び第２のライトパイプ又は光フ
ァイバ３２ａ及び３２ｂが光学的に結合されていて、それらは入力端３４ａ及び
３４ｂにおいて光を受光し、そしてその光を他端又は出力端３６ａ及び３６ｂに
伝送するために役立つ。（簡潔及び簡便のため、類似の構成要素は添字ａ及びｂ
を用いて表わされ、そして特に記載の無い限りは一方についての説明が他方にも
適用されるものとする。）図１に示されるごとく、かかる光の最終用途は中央の
光源から遠く離れた位置に配置されている。光ファイバの使用により、互いに離
れた位置に配置された複数の最終用途の全てを単一の光源に連結することができ
る。この場合、最終用途は互いに独立のハイビーム機構及びロービーム機構とし
て図示された前照灯４０である。光ファイバ３２ａ及び３２ｂが光源３０からの
光を前照灯に伝送する結果、光ファイバから放射される光が前照灯にとって光源
となる。この種のアセンブリは、光に対して遥かに小さな円錐角を与えると共に
、追加の光学部品を光ファイバに対して直接に取付けることを可能にする。かか
るアセンブリはまた、標準的な前照灯に付随する問題、すなわち高温の光源に付
随する熱的な原因のために特別な配慮を必要とする問題をも排除する。図示され
てはいないが、光ファイバの出力端３６ａ及び３６ｂから放射される光は通例平
行化され、またビーム形成光学部品（図示せず）を追加することによって所望の
出力パターンが生み出されることは勿論である。標準的な前照灯の場合と全く同
様に、反射性及び屈折性光学部品の様々な組合せを使用することもできる。
熱器２４との間には、中央の光源３０が配置されている。かかる光源は、インス
タントスタート型メタルハライドランプ又は同等のＨＩＤランプのごとき高輝度
光源であることが好ましい。光源３０には第１及び第２のライトパイプ又は光フ
ァイバ３２ａ及び３２ｂが光学的に結合されていて、それらは入力端３４ａ及び
３４ｂにおいて光を受光し、そしてその光を他端又は出力端３６ａ及び３６ｂに
伝送するために役立つ。（簡潔及び簡便のため、類似の構成要素は添字ａ及びｂ
を用いて表わされ、そして特に記載の無い限りは一方についての説明が他方にも
適用されるものとする。）図１に示されるごとく、かかる光の最終用途は中央の
光源から遠く離れた位置に配置されている。光ファイバの使用により、互いに離
れた位置に配置された複数の最終用途の全てを単一の光源に連結することができ
る。この場合、最終用途は互いに独立のハイビーム機構及びロービーム機構とし
て図示された前照灯４０である。光ファイバ３２ａ及び３２ｂが光源３０からの
光を前照灯に伝送する結果、光ファイバから放射される光が前照灯にとって光源
となる。この種のアセンブリは、光に対して遥かに小さな円錐角を与えると共に
、追加の光学部品を光ファイバに対して直接に取付けることを可能にする。かか
るアセンブリはまた、標準的な前照灯に付随する問題、すなわち高温の光源に付
随する熱的な原因のために特別な配慮を必要とする問題をも排除する。図示され
てはいないが、光ファイバの出力端３６ａ及び３６ｂから放射される光は通例平
行化され、またビーム形成光学部品（図示せず）を追加することによって所望の
出力パターンが生み出されることは勿論である。標準的な前照灯の場合と全く同
様に、反射性及び屈折性光学部品の様々な組合せを使用することもできる。
【００２３】 かかる光学アセンブリに対して環境が与える寸法上の制約を満たすため、光源
と最終用途との間において光ファイバ中に急激な屈曲領域を形成することが時に
は必要となる。この場合には、たとえば、前照灯との連結の直前において光ファ
イバの出力端３６ｂに隣接して急激な屈曲領域５０が設けられている。このよう
な特定の実施の態様においては、単一の平面内において一定の半径Ｒに沿って延
びる急激な屈曲領域が含まれているが、本発明の原理はそれのみに限定されるわ
けではない。同様に、光ファイバは（半径ｒによって参照される）円形の横断面
を有するものとして記載されているが、本発明は各種の横断面形状（たとえば、
角形、卵形又はその他の横断面形状）を有する光ファイバにも適用することがで
きる。
と最終用途との間において光ファイバ中に急激な屈曲領域を形成することが時に
は必要となる。この場合には、たとえば、前照灯との連結の直前において光ファ
イバの出力端３６ｂに隣接して急激な屈曲領域５０が設けられている。このよう
な特定の実施の態様においては、単一の平面内において一定の半径Ｒに沿って延
びる急激な屈曲領域が含まれているが、本発明の原理はそれのみに限定されるわ
けではない。同様に、光ファイバは（半径ｒによって参照される）円形の横断面
を有するものとして記載されているが、本発明は各種の横断面形状（たとえば、
角形、卵形又はその他の横断面形状）を有する光ファイバにも適用することがで
きる。
【００２４】 上記のごとく、光ファイバの屈曲領域は光ファイバの末端から放射される光の
分布に影響を及ぼすことがある。かかる光の分布は、(i) 光度又は角度分布、(i
i)照度又は空間分布、及び(iii) 光ファイバからの全光束のごときパラメータに
よって記述されることが多い。たとえば、光ファイバは２インチ×２インチの箱
形として定義された寸法領域内において１０５度の方向転換を受けることがある
が、かかる方向転換は光の角度分布の顕著な損失及び顕著な増大なしに達成され
なければならない。また、もっぱら例示を目的として述べれば、心材を取巻くテ
フロン被覆を有する直径１２ｍｍの光ファイバは、約４インチの曲げ半径におい
てキンクを生じ始める。また、約７インチの曲げ半径においては輝度が減少する
。被覆を除去したところ、光の損失は無視できる程度になったが、角度分布はや
はり著しいゆがみを示した。すなわち、軸上に暗点が存在するように光が移動す
ると共に、多くの放射エネルギーがより大きい角度に向けられる結果、前照灯か
らのピークカンデラ及び全ルーメンの両方が総合的に減少した。
分布に影響を及ぼすことがある。かかる光の分布は、(i) 光度又は角度分布、(i
i)照度又は空間分布、及び(iii) 光ファイバからの全光束のごときパラメータに
よって記述されることが多い。たとえば、光ファイバは２インチ×２インチの箱
形として定義された寸法領域内において１０５度の方向転換を受けることがある
が、かかる方向転換は光の角度分布の顕著な損失及び顕著な増大なしに達成され
なければならない。また、もっぱら例示を目的として述べれば、心材を取巻くテ
フロン被覆を有する直径１２ｍｍの光ファイバは、約４インチの曲げ半径におい
てキンクを生じ始める。また、約７インチの曲げ半径においては輝度が減少する
。被覆を除去したところ、光の損失は無視できる程度になったが、角度分布はや
はり著しいゆがみを示した。すなわち、軸上に暗点が存在するように光が移動す
ると共に、多くの放射エネルギーがより大きい角度に向けられる結果、前照灯か
らのピークカンデラ及び全ルーメンの両方が総合的に減少した。
【００２５】 図２は、光ファイバ３２の屈曲領域の拡大詳細図である。この光ファイバは半
径ｒを有するものとして示され、また屈曲領域５０における屈曲の程度は軸５２
を中心とする半径Ｒによって表わされている。勿論、図示された光ファイバは光
ファイバに関して採用し得ると共に本発明の原理を適用することによって改善し
得る様々な形状を代表するものに過ぎない。
径ｒを有するものとして示され、また屈曲領域５０における屈曲の程度は軸５２
を中心とする半径Ｒによって表わされている。勿論、図示された光ファイバは光
ファイバに関して採用し得ると共に本発明の原理を適用することによって改善し
得る様々な形状を代表するものに過ぎない。
【００２６】 図３は、ユニットとして系中に挿入し得るコンパクトな光学アセンブリを示し
ている。たとえば、図３のアセンブリを図２の構成と比較すると、長さ（Ｘ）×
幅（Ｘ）によって箱形が定義されている。上記のごとく、光ファイバを曲げると
、ファイバ半径ｒと曲げ半径Ｒとの比が小さい場合に輝度の低下が起こる。換言
すれば、光ファイバの半径が相対的に大きいと、屈曲領域を通って光が伝搬する
間に輝度のより大きい変化が生じる。
ている。たとえば、図３のアセンブリを図２の構成と比較すると、長さ（Ｘ）×
幅（Ｘ）によって箱形が定義されている。上記のごとく、光ファイバを曲げると
、ファイバ半径ｒと曲げ半径Ｒとの比が小さい場合に輝度の低下が起こる。換言
すれば、光ファイバの半径が相対的に大きいと、屈曲領域を通って光が伝搬する
間に輝度のより大きい変化が生じる。
【００２７】 しかるに、図３においては、直径又は半径のより小さい光ファイバが使用され
ている。屈曲領域の入力端には、第１の非結像光学部品６０が設けられている。
かかる好適な実施の態様に従えば、第１の非結像光学部品６０は角度−面積テー
パ部品である。同様に、屈曲領域の出力端には第２の非結像光学部品６２が設け
られている。図３の好適な実施の態様に従えば、これも角度−面積テーパ部品で
ある。第１のテーパ部品は、大径の末端６０ａから、光が領域５０内の屈曲した
光ファイバ６４に入射する小径の末端６０ｂにまで光が伝搬する間に光の角度を
増大させる。引続いて第２のテーパ部品は、小さい直径を有する入力端６２ａか
ら、大きい直径を有する第２の末端６２ｂにまで光が伝達される間に光の角度を
減少させる。
ている。屈曲領域の入力端には、第１の非結像光学部品６０が設けられている。
かかる好適な実施の態様に従えば、第１の非結像光学部品６０は角度−面積テー
パ部品である。同様に、屈曲領域の出力端には第２の非結像光学部品６２が設け
られている。図３の好適な実施の態様に従えば、これも角度−面積テーパ部品で
ある。第１のテーパ部品は、大径の末端６０ａから、光が領域５０内の屈曲した
光ファイバ６４に入射する小径の末端６０ｂにまで光が伝搬する間に光の角度を
増大させる。引続いて第２のテーパ部品は、小さい直径を有する入力端６２ａか
ら、大きい直径を有する第２の末端６２ｂにまで光が伝達される間に光の角度を
減少させる。
【００２８】 屈曲領域における小径の光ファイバ６４への転換によって導入される大きい角
度は、角度分布の小さな変化によって影響を受けることが少ない。たとえば、２
６度の角に加えられた６度は、４２度の角に加えられた６度よりも遥かに顕著な
影響を及ぼす。その上、大きい角度は小さい角度ほど顕著に変化しない。このよ
うに、図３の構成においてはファイバ直径と曲げ半径との比が図２の構成の場合
よりも大きい結果、屈曲領域中における輝度の変化が小さくなる。
度は、角度分布の小さな変化によって影響を受けることが少ない。たとえば、２
６度の角に加えられた６度は、４２度の角に加えられた６度よりも遥かに顕著な
影響を及ぼす。その上、大きい角度は小さい角度ほど顕著に変化しない。このよ
うに、図３の構成においてはファイバ直径と曲げ半径との比が図２の構成の場合
よりも大きい結果、屈曲領域中における輝度の変化が小さくなる。
【００２９】 屈曲領域中に半径のより小さい光ファイバ６４を使用すれば、曲げ半径をより
小さくすることができ、従って非常にコンパクトな構成においてそれを使用する
ことが可能となる。第２の非結像光学部品は、角度分布を最終用途において所望
される範囲又は屈曲領域の下流側において更に外部に伝送するために所望される
範囲に変換する。
小さくすることができ、従って非常にコンパクトな構成においてそれを使用する
ことが可能となる。第２の非結像光学部品は、角度分布を最終用途において所望
される範囲又は屈曲領域の下流側において更に外部に伝送するために所望される
範囲に変換する。
【００３０】 光学アセンブリを構成するこれらの部品については、該アセンブリの原価を低
減させるため容易に製造し得ることも考慮されている。たとえば、好適な構成の
場合、屈曲領域、第１の非結像光学部品、及び第２の非結像光学部品は、いずれ
も押出し部品を後に互いに接合したものである。更にまた、所望ならば、光学ア
センブリをブート又は防塵カバー６６によって包囲することができる。
減させるため容易に製造し得ることも考慮されている。たとえば、好適な構成の
場合、屈曲領域、第１の非結像光学部品、及び第２の非結像光学部品は、いずれ
も押出し部品を後に互いに接合したものである。更にまた、所望ならば、光学ア
センブリをブート又は防塵カバー６６によって包囲することができる。
【００３１】 図４は、照明装置に関する寸法上の制約があまり厳しくないような実施の態様
を示している。この場合には、長く延びる入射領域及び射出領域が使用可能であ
るから、角度−面積変換器を図３の場合のごとくコンパクトなパッケージ内に閉
込める必要がない。すなわち、同じ小径の光ファイバ６４が使用されるが、それ
の曲げ半径Ｒは図３の場合よりも大きくなっている。この場合、角度−面積テー
パ部品は屈曲領域を構成する光ファイバ６４の両端から延びている。
を示している。この場合には、長く延びる入射領域及び射出領域が使用可能であ
るから、角度−面積変換器を図３の場合のごとくコンパクトなパッケージ内に閉
込める必要がない。すなわち、同じ小径の光ファイバ６４が使用されるが、それ
の曲げ半径Ｒは図３の場合よりも大きくなっている。この場合、角度−面積テー
パ部品は屈曲領域を構成する光ファイバ６４の両端から延びている。
【００３２】 一般的に述べれば、屈曲が急激になるほど、角度分布の増大が生じる。最終用
途においては必ずしも広い角度分布が所望されるとは限らないから、テーパ部品
のごとき第２の非結像光学部品によって光の角度分布をより小さいレベルに変換
することは、所望の角度分布を犠牲にすることなしに急激な屈曲を達成すること
を可能にする。
途においては必ずしも広い角度分布が所望されるとは限らないから、テーパ部品
のごとき第２の非結像光学部品によって光の角度分布をより小さいレベルに変換
することは、所望の角度分布を犠牲にすることなしに急激な屈曲を達成すること
を可能にする。
【００３３】 屈曲領域における小径の光ファイバの使用及び角度分布の増大に付随する利益
の１つは、混色の改善である。これは、顕著な色分離が見られる場合に特に有用
である。たとえば、色分離は互いに独立した光源を用いる装置において起こるこ
とがある。複数の同じ光源を用いた装置、あるいは相異なる種類の光源（たとえ
ば、放電ランプとハロゲンランプ、又は赤色発光ダイオードと緑色発光ダイオー
ド）を用いた装置は、色分離を示すことがある。上記に略述した通り、高光度放
電ランプは赤色の外周部分及び白色の内側部分を生じる。その上、相異なる種類
の光源からの光は特有の色を有している。本発明に従えば、屈曲領域５０を通っ
て光が伝搬する際に高角度の光と低角度の光とが混合する結果、屈曲領域の光フ
ァイバの出力端においては良好な混色が達成されることになる。
の１つは、混色の改善である。これは、顕著な色分離が見られる場合に特に有用
である。たとえば、色分離は互いに独立した光源を用いる装置において起こるこ
とがある。複数の同じ光源を用いた装置、あるいは相異なる種類の光源（たとえ
ば、放電ランプとハロゲンランプ、又は赤色発光ダイオードと緑色発光ダイオー
ド）を用いた装置は、色分離を示すことがある。上記に略述した通り、高光度放
電ランプは赤色の外周部分及び白色の内側部分を生じる。その上、相異なる種類
の光源からの光は特有の色を有している。本発明に従えば、屈曲領域５０を通っ
て光が伝搬する際に高角度の光と低角度の光とが混合する結果、屈曲領域の光フ
ァイバの出力端においては良好な混色が達成されることになる。
【００３４】 更にまた、図５Ａ及び５Ｂはかかる光学アセンブリが自動車環境のみに限定さ
れないことを示している。たとえば、この構成においては光源７０が付属の反射
器７２と共に垂直に取付けられている。第１の非結像光学部品７４の入力端にお
いては、相当量の色分離が起こることがある。この場合には、別種の角度−面積
変換器、特に極めてコンパクトな複合放物面集光器（ＣＰＣ）が使用される。か
かる集光器は、当業界において公知のごとくにして光を集光し、そしてそれを異
なる角度に変換する。屈曲した光ファイバ７６が小さな直径を有する結果、それ
は上記のごとくに輝度を保存しながら混色をもたらす。次いで、光は第２の非結
像光学部品７８を通って進行するが、この場合はこれもまたＣＰＣである。第２
のＣＰＣから射出した光は、レンズ８０（図５Ａ）又は反射レンズ８２（図５Ｂ
）を通して導かれる。
れないことを示している。たとえば、この構成においては光源７０が付属の反射
器７２と共に垂直に取付けられている。第１の非結像光学部品７４の入力端にお
いては、相当量の色分離が起こることがある。この場合には、別種の角度−面積
変換器、特に極めてコンパクトな複合放物面集光器（ＣＰＣ）が使用される。か
かる集光器は、当業界において公知のごとくにして光を集光し、そしてそれを異
なる角度に変換する。屈曲した光ファイバ７６が小さな直径を有する結果、それ
は上記のごとくに輝度を保存しながら混色をもたらす。次いで、光は第２の非結
像光学部品７８を通って進行するが、この場合はこれもまたＣＰＣである。第２
のＣＰＣから射出した光は、レンズ８０（図５Ａ）又は反射レンズ８２（図５Ｂ
）を通して導かれる。
【００３５】 上記のごとく、光ファイバは円形の横断面を有するものとして記載されたが、
本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなしにその他の横断面形状を使用するこ
ともできる。図６Ａ〜６Ｃ及び図７Ａ〜７Ｃはまた、更に別の形状を有する非結
像光学部品をも使用し得ることを示している。たとえば、かかる非結像光学部品
は中空であっても中実であってもよい。図６Ａ〜６Ｃ及び図７Ａ〜７Ｃの実施の
態様は、光の効果的な角度−面積変換をもたらす多角形の外周面９０ａ〜ｄ及び
９２ａ〜ｄをそれぞれ開示している。
本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなしにその他の横断面形状を使用するこ
ともできる。図６Ａ〜６Ｃ及び図７Ａ〜７Ｃはまた、更に別の形状を有する非結
像光学部品をも使用し得ることを示している。たとえば、かかる非結像光学部品
は中空であっても中実であってもよい。図６Ａ〜６Ｃ及び図７Ａ〜７Ｃの実施の
態様は、光の効果的な角度−面積変換をもたらす多角形の外周面９０ａ〜ｄ及び
９２ａ〜ｄをそれぞれ開示している。
【００３６】 以上、好適な実施の態様に関連して本発明を説明した。本明細書を読んで理解
すれば、様々な変更態様が可能であることは当業者にとって自明であろう。前記
特許請求の範囲から逸脱しない限り、本発明はかかる変更態様の全てを包含する
ものと解すべきである。
すれば、様々な変更態様が可能であることは当業者にとって自明であろう。前記
特許請求の範囲から逸脱しない限り、本発明はかかる変更態様の全てを包含する
ものと解すべきである。
【図１】 集中照明装置を具備した自動車の略図である。
【図２】 半径ｒの裸の光ファイバを半径Ｒで約９０度だけ曲げて得られる単純な屈曲領
域を示す略図である。
域を示す略図である。
【図３】 図２の屈曲光ファイバに対する交換部品として設計された好適な光学アセンブ
リを示す略図である。
リを示す略図である。
【図４】 両端に角度−面積テーパ部品を有する屈曲領域を通して光を効率的に伝送する
ために役立つ別の好適な光学アセンブリを示す略図である。
ために役立つ別の好適な光学アセンブリを示す略図である。
【図５】 図５Ａ及び５Ｂはコンパクトな光学装置の略図であって、相異なる出力光学部
品を示している。
品を示している。
【図６】 図６Ａ、６Ｂ及び６Ｃはそれぞれ、好適な多角形横断面形状を有する非結像光
学部品の側面図、端面図及び下面図である。
学部品の側面図、端面図及び下面図である。
【図７】 図７Ａ、７Ｂ及び７Ｃはそれぞれ、別の形状を有する非結像光学部品の側面図
、端面図及び下面図である。
、端面図及び下面図である。
２０ 自動車 ３０ 中央の光源 ３２ 光ファイバ ４０ 前照灯 ５０ 屈曲領域 ６０ 第１の非結像光学部品 ６２ 第２の非結像光学部品 ６４ 小径の光ファイバ ７０ 光源 ７２ 反射器 ７４ 第１の非結像光学部品 ７６ 屈曲した光ファイバ ７８ 第２の非結像光学部品
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハンスラー，リチャード・ロウェル アメリカ合衆国、44124、オハイオ州、ペ ッパー・パイク、ベルコート・ロード、 28120番 (72)発明者 ダベンポート，ジョン・マーティン アメリカ合衆国、44124、オハイオ州、リ ンドハースト、グラハム・ドライブ、5138 番 (72)発明者 ネーグル，リチャード・チャールズ アメリカ合衆国、44130、オハイオ州、ミ ドルバーグ・ハイツ、ネザーソウル・ドラ イブ、7441番 Ｆターム(参考） 2H038 AA52 AA54 BA45
Claims (23)
- 【請求項１】 急激な屈曲領域を通して関連する光源から関連する最終用途
に光を伝送するための光学アセンブリにおいて、第１の横断面寸法を有する光フ
ァイバを含む屈曲領域と、前記屈曲領域に光を伝達すると共に前記光ファイバを
通過する光の角度分布を増大させるようにして機能的に配置された第１の非結像
光学部品と、前記屈曲領域から光を受光すると共に光の角度分布を減少させるよ
うにして機能的に配置された第２の非結像光学部品とを含むことを特徴とする光
学アセンブリ。 - 【請求項２】 前記第１の非結像光学部品に光を伝達すると共に、前記屈曲
領域の平面内において前記光ファイバよりも大きい横断面寸法を有する第１の導
光体を更に含む請求項１記載の光学アセンブリ。 - 【請求項３】 前記第２の非結像光学部品から光を受光すると共に、前記屈
曲領域の平面内において前記光ファイバよりも大きい横断面寸法を有する第２の
導光体を更に含む請求項２記載の光学アセンブリ。 - 【請求項４】 前記第１及び第２の導光体が前記屈曲領域の平面内において
実質的に同じ横断面寸法を有する請求項３記載の光学アセンブリ。 - 【請求項５】 前記第２の非結像光学部品から光を受光すると共に、前記屈
曲領域の平面内において前記光ファイバよりも大きい横断面寸法を有する第２の
導光体を更に含む請求項１記載の光学アセンブリ。 - 【請求項６】 前記第１の非結像光学部品が、第１の末端において第１の横
断面積を有しかつ前記光ファイバに隣接した第２の末端においてより小さい第２
の横断面積を有するようにして次第に横断面寸法の変化するテーパ付きの導光体
である請求項１記載の光学アセンブリ。 - 【請求項７】 前記第２の非結像光学部品が、前記光ファイバに隣接した第
１の末端において第１の横断面積を有しかつ第２の末端においてより大きい第２
の横断面積を有するようにして次第に横断面寸法の変化するテーパ付きの導光体
である請求項６記載の光学アセンブリ。 - 【請求項８】 前記第２の非結像光学部品が、前記光ファイバに隣接した第
１の末端において第１の横断面積を有しかつ第２の末端においてより大きい第２
の横断面積を有するようにして次第に横断面寸法の変化するテーパ付きの導光体
である請求項１記載の光学アセンブリ。 - 【請求項９】 前記第２の非結像光学部品が、長方形、正方形、三角形及び
六角形を含む多角形の形状から成る群より選ばれた横断面形状を有する請求項１
記載の光学アセンブリ。 - 【請求項１０】 前記第２の非結像光学部品が中実の形状を有する請求項９
記載の光学アセンブリ。 - 【請求項１１】 前記第２の非結像光学部品が中空の形状を有する請求項９
記載の光学アセンブリ。 - 【請求項１２】 前記第２の非結像光学部品が中実の形状を有する請求項１
記載の光学アセンブリ。 - 【請求項１３】 前記第２の非結像光学部品が中空の形状を有する請求項１
記載の光学アセンブリ。 - 【請求項１４】 混色の改善をもたらしながら関連する光源から関連する最
終用途に光を効率的に伝送するための光学アセンブリにおいて、半径ｒを有する
光ファイバを含みかつ曲げ半径Ｒを有する屈曲領域と、前記屈曲領域に光を伝達
すると共に前記光ファイバを通過する光の角度分布を増大させるようにして機能
的に配置された第１の角度−面積変換器と、前記屈曲領域から光を受光すると共
に光の角度分布を減少させるようにして機能的に配置された第２の角度−面積変
換器とを含むことを特徴とする光学アセンブリ。 - 【請求項１５】 前記第１の角度−面積変換器に光を伝達すると共に、前記
光ファイバ半径ｒよりも大きい半径を有する第１の導光体と、前記第２の角度−
面積変換器から光を受光すると共に、前記光ファイバ半径ｒよりも大きい半径を
有する第２の導光体とを更に含む請求項１４記載の光学アセンブリ。 - 【請求項１６】 光源と、前記光源から前記第１の導光体に光を導く反射器
とを更に含む請求項１５記載の光学アセンブリ。 - 【請求項１７】 前記第２の角度−面積変換器が多角形の横断面形状を有す
る請求項１４記載の光学アセンブリ。 - 【請求項１８】 前記第１及び第２の角度−面積変換器がテーパ付きのライ
トパイプである０請求項１４記載の光学アセンブリ。 - 【請求項１９】 前記第１及び第２の角度−面積変換器が複合放物面集光器
である請求項１４記載の光学アセンブリ。 - 【請求項２０】 前記第１の角度−面積変換器に光を伝達する複数の光源を
更に含むと共に、前記小径の光ファイバが前記複数の光源からの光について混色
の改善をもたらす請求項１４記載の光学アセンブリ。 - 【請求項２１】 前記屈曲領域並びに前記第１及び第２の角度−面積変換器
がいずれも押出品である請求項１４記載の光学アセンブリ。 - 【請求項２２】 放電ランプから成る光源を更に含む請求項１４記載の光学
アセンブリ。 - 【請求項２３】 複数の互いに独立した光源を更に含む請求項１４記載の光
学アセンブリ。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/US1999/004023 WO2000050940A1 (en) | 1999-02-24 | 1999-02-24 | Compact optical system with turn and color mixing |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002538488A true JP2002538488A (ja) | 2002-11-12 |
Family
ID=22272243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000601479A Withdrawn JP2002538488A (ja) | 1999-02-24 | 1999-02-24 | 方向転換及び混色を伴うコンパクトな光学装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1073922A4 (ja) |
| JP (1) | JP2002538488A (ja) |
| WO (1) | WO2000050940A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI125512B (en) * | 2012-12-11 | 2015-11-13 | Rofin Sinar Laser Gmbh | Fiber optic mode mixer and method of manufacture thereof |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5479545A (en) * | 1992-03-27 | 1995-12-26 | General Electric Company | Reverse flared optical coupling member for use with a high brightness light source |
| JP3493696B2 (ja) * | 1993-10-20 | 2004-02-03 | 株式会社デンソー | 照明装置 |
| JPH07326204A (ja) * | 1994-05-31 | 1995-12-12 | Nippondenso Co Ltd | 車両用灯具装置 |
-
1999
- 1999-02-24 JP JP2000601479A patent/JP2002538488A/ja not_active Withdrawn
- 1999-02-24 WO PCT/US1999/004023 patent/WO2000050940A1/en not_active Application Discontinuation
- 1999-02-24 EP EP99973719A patent/EP1073922A4/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2000050940A1 (en) | 2000-08-31 |
| EP1073922A1 (en) | 2001-02-07 |
| EP1073922A4 (en) | 2001-05-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060509 |