JP2007072362A - ライトガイド及び照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光源の発光強度の光ファイバ伝送による減衰を抑えつつ光密度を高めた高輝度照明が可能なライトガイド及び照射装置を提供すること。
【解決手段】 一端から他端まで径が一定の複数本の光ファイバ９を一束に束ねて形成した光ファイバ束３ａの一端を入射端３ｂ、他端を出射端３ｃとして、入射端３ｂに入射した光を出射端３ｃから出射させるライトガイドにおいて、入射端３ｂと出射端３ｃとで開口数を相異させ、入射端３ｂの開口数ＮＡ１を出射端３ｃの開口数ＮＡ２よりも大きく設定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光ファイバの一端に入射した光を他端から出射させるライトガイドと、このライトガイドの一端に光源を接続した照射装置に関し、特に、改善された光密度を有する照射装置に関する。

生産工場等のラインでの照明装置、或いは、産業用ファイバスコープや医療用内視鏡等、各種の分野で、ライトガイドの一端に光源を接続した照明装置が利用されている。
ライトガイドは、複数本の光ファイバを一束に束ねて形成した光ファイバ束の一端を入射端、他端を出射端として、入射端に入射した光を出射端から出射させる光誘導部材である。
従来、このようなライトガイドのファイバ束を構成する光ファイバには、一端から他端まで径が一定の通常の光ファイバが使用されてきた。

しかし、このようなライトガイドの一端に光源を接続した照明装置が医療分野や精密加工分野に普及するに伴って、光密度を高めた高輝度照明が可能な照明装置の需要が高まっている。
そして、このような背景から、ライトガイドのファイバ束の一部に、テーパ光ファイバを介在させることで、ライトガイド出射端での光密度を向上させる構成の照明装置が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

特開平９−１６６７５４号公報 特表２００２−５２１７１３号公報

ところが、テーパ光ファイバは、外径が一定の通常のストレート光ファイバと比較して、ファイバ自体での伝送損失が大きく、更に、テーパ光ファイバと通常のストレート光ファイバとの結合部での損失も加わるため、光源の発光強度がライトガイド通過中に減衰を受け、光源の発光強度を十分に活かした高輝度照明が難しいという問題が生じた。

更に、テーパ光ファイバは、通常のストレート光ファイバよりも高額であるだけでなく、テーパ光ファイバと通常の光ファイバとの結合部に特殊な部品や加工が必要となるため、ライトガイドの大型化やコストアップ等の問題も生じた。

本発明の目的は、光伝送経路における損失の増加を抑えると共に、出射光の光密度を向上させることができ、従って、光源の発光強度の光ファイバ伝送による減衰を抑えつつ光密度を高めた高輝度照明が可能で、更に、コンパクト化やコスト低減を実現することもできるライトガイド及び照射装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る請求項１記載のライトガイドは、光ファイバの一端を入射端、他端を出射端として、入射端に入射した光を出射端から出射させるライトガイドであって、入射端と出射端とで開口数を相異させ、入射端の開口数を出射端の開口数よりも大きく設定したことを特徴とする。

本発明に係る請求項２記載のライトガイドは、請求項１に記載のライトガイドにおいて、開口数がＮＡ１である第１の光ファイバと、開口数が前記第１の光ファイバとは異なるＮＡ２である第２の光ファイバとを接続して、両端の開口数が異なる接続光ファイバを製造し、この接続光ファイバの複数本を束ねて光ファイバ束を形成したことを特徴とする。

本発明に係る請求項３記載のライトガイドは、請求項１に記載のライトガイドにおいて、両端の開口数が一致する光ファイバ束の一端を加熱して、この加熱によるドーパントの拡散によって開口数が当初より小さくなった光ファイバ束の一端を出射端とすることで、入射端の開口数を出射端の開口数よりも大きく設定したことを特徴とする。

本発明に係る請求項４記載の照明装置は、請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載のライトガイドの入射端に光源を接続したことを特徴とする。

本発明にかかるライトガイドよれば、入射端及び出射端における開口数の差のため、入射端の所定の入射角範囲に入射した光束は、入射角よりも狭い出射角度で出射されることになって、光密度が向上する。しかも、ファイバ束を構成する複数本の光ファイバは、通常のストレート光ファイバであり、伝送損失の大きなテーパ光ファイバを介在させないため、光伝送経路における損失の増加を抑えて出射光の光密度を向上させることができる。
従って、光源の発光強度の光ファイバ伝送による減衰を抑えつつ光密度を高めた高輝度照明が可能になる。

以下、本発明に係るライトガイド及び照射装置の好適な実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係る照射装置の第１の実施の形態の概略構成図、図２は図１に示したライトガイドのファイバ束を構成するストレート光ファイバの製造方法の説明図である。

この第１の実施の形態の照明装置１は、両端に所定の端部処理をしたライトガイド３と、このライトガイド３の一端側に接続される光源５とから構成されている。

ライトガイド３は、一端から他端まで径が一定の複数本のストレート光ファイバを一束に束ねて形成した光ファイバ束３ａの一端を入射端３ｂ、他端を出射端３ｃとして、入射端３ｂに入射した光を出射端３ｃから出射させる。
但し、入射端３ｂと出射端３ｃとで開口数を相異させ、入射端３ｂの開口数ＮＡ１を出射端３ｃの開口数ＮＡ２よりも大きく設定している。
即ち、ＮＡ１＞ＮＡ２が成立している。

上記ライトガイド３は、図２に示すように、開口数がＮＡ１である第１の光ファイバ７と、開口数が第１の光ファイバ７とは異なるＮＡ２である第２の光ファイバ８とを接続して、両端の開口数が異なる接続光ファイバ９を製造し、この接続光ファイバ９を複数本束ねて光ファイバ束３ａを形成することで、入射端３ｂの開口数を出射端３ｃの開口数よりも大きく設定している。

光源５は、所定の発光強度のランプ１１を略凹球面状の反射鏡１３の光軸上に配置して、ランプ１１の放射光を反射鏡１３によって、ライトガイド３の入射端３ｂの開口数ＮＡ１に対応する入射角θの範囲内に入射させる。

以上に説明した照明装置１のライトガイド３は、入射端３ｂ及び出射端３ｃにおける開口数の差のため、入射端３ｂの所定の入射角θの範囲に入射した光束は、入射角よりも狭い出射角度で出射されることになって、光密度が向上する。しかも、光ファイバ束３ａを構成する複数本の光ファイバは、一端から他端まで径が一定の通常のストレート光ファイバであり、伝送損失の大きなテーパ光ファイバを介在させないため、光伝送経路における損失の増加を抑えて出射光の光密度を向上させることができる。
従って、照明装置１では、光源５の発光強度の光ファイバ伝送による減衰を抑えつつ光密度を高めた高輝度照明が可能になる。

また、本実施の形態のライトガイド３は、図２に示したように、開口数の異なる第１の光ファイバ７と第２の光ファイバ８とを接続した接続光ファイバ９で光ファイバ束３ａを形成することで、入射端３ｂの開口数を出射端３ｃの開口数よりも大きく設定したもので、第１の光ファイバ７と第２の光ファイバ８との接続が、通常のストレート光ファイバ同士の結合になるため、テーパ光ファイバとストレート光ファイバとを接続する従来の場合と比較すると、結合処理が簡易になるため、その分、コスト低減を図ることができる。
そして、照明装置１としては、装置のコンパクト化やコスト低減を実現することもできる。

なお、本発明に係るライトガイドの製造方法は、図２に示した方法に限らない。図３は、本発明に係るライトガイドの第２の実施の形態の説明図である。

ここに示したライトガイド１５は、複数本の同一のストレート光ファイバ１６を束ねた構成で、両端の開口数が一致する光ファイバ束１５ａの一端を適宜熱源１８により加熱して、この加熱によるドーパントの拡散によって開口数が当初より小さくなった光ファイバ束１５ａの一端を出射端１５ｃとすることで、入射端１５ｂの開口数を出射端１５ｃの開口数よりも大きく設定する。

即ち、上記ライトガイド１５は、加熱する光ファイバ束１５ａの一端はドーパントの拡散によって比屈折率差Δｎが小さくなり、その分、この一端部の開口数が小さくなって、他端の開口数と差が生じため、この一端を出射端１５ｃとすることで、他端である入射端１５ｂの開口数を出射端１５ｃの開口数よりも大きく設定したもので、図２に示した製造方法の場合と比較すると、光ファイバ相互の結合が不要になるため、部品や加工コストが低減されて、更に、コンパクト化やコスト低減を実現することができる。

本発明に係る照射装置の第１の実施の形態の概略構成図である。 図１に示したライトガイドのファイバ束を構成するストレート光ファイバの製造方法の説明図である。 本発明に係るライトガイドの第２の実施の形態の製造方法の説明図である。

符号の説明

１ 照明装置
３ ライトガイド
３ａ 光ファイバ束
３ｂ 入射端
３ｃ 出射端
５ 光源
７ 第１の光ファイバ
８ 第２の光ファイバ
９ 接続光ファイバ
１１ ランプ
１３ 反射鏡
１５ ライトガイド
１５ｃ 出射端
１６ ストレート光ファイバ

Claims (4)

1. 光ファイバの一端を入射端、他端を出射端として、入射端に入射した光を出射端から出射させるライドガイドであって、
   入射端と出射端とで開口数を相異させ、入射端の開口数を出射端の開口数よりも大きく設定したことを特徴とするライトガイド。
2. 開口数がＮＡ１である第１の光ファイバと、開口数が前記第１の光ファイバとは異なるＮＡ２である第２の光ファイバとを接続して、両端の開口数が異なる接続光ファイバを製造し、この接続光ファイバの複数本を束ねて光ファイバ束を形成したことを特徴とする請求項１に記載のライドガイド。
3. 両端の開口数が一致する光ファイバ束の一端を加熱して、この加熱によるドーパントの拡散によって開口数が当初より小さくなった光ファイバ束の一端を出射端とすることで、入射端の開口数を出射端の開口数よりも大きく設定したことを特徴とする請求項１に記載のライドガイド。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載のライトガイドの入射端に光源を接続したことを特徴とする照射装置。

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