JP2016151682A - 光ファイバ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光ファイバの異常を検出する精度が低下することを抑制できる光ファイバ装置を提供する。【解決手段】光ファイバ装置は、第１の光Ｌ１と、第１の光の波長と異なる波長である第２の光Ｌ２とが、第１の面３１ａに入射される少なくとも一つの光ファイバ３１と、第２の光Ｌ２を検出する検出部４３と、を備え、光ファイバ３１は、第１の光Ｌ１を透過し且つ第２の光Ｌ２を反射する反射部３１ｃを第１の面３１ａに備え、検出部４３は、反射部３１ｃで反射する第２の光Ｌ２を検出する。【選択図】図３

Description

本発明は、光ファイバを備える光ファイバ装置に関する。

従来、光ファイバを備える光ファイバ装置として、互いに波長の異なる第１の光と第２の光とが光ファイバの第１の面に入射される光ファイバ装置が、知られている（例えば、特許文献１）。該光ファイバ装置は、光ファイバの第２の面から出射された第１及び第２の光のうち、第２の光のみを反射部材で反射し、反射部材で反射した第２の光を検出している。

反射部材で反射された第２の光は、光ファイバの第２の面から入射して第１の面から出射した後に、検出されている。そして、検出される光に基づいて、例えば、光ファイバの折れ、光ファイバの劣化、光ファイバの脱落等といった光ファイバの異常を検出することができる。

ところで、特許文献１に係る光ファイバ装置においては、光ファイバの第２の面から出射した光が、反射部材で反射されて、再び光ファイバの第２の面に入射されるまでに、外乱の影響（例えば、反射部材の劣化等）を受けることがある。斯かる場合、検出される光の精度が低下するため、光ファイバの異常を検出する精度が低下する。

特表平０５−５０５２５０号公報

よって、本発明は、斯かる事情に鑑み、光ファイバの異常を検出する精度が低下することを抑制できる光ファイバ装置を提供することを課題とする。

本発明に係る光ファイバ装置は、第１の光と、前記第１の光の波長と異なる波長である第２の光とが、第１の面に入射される少なくとも一つの光ファイバと、前記第２の光を検出する検出部と、を備え、前記光ファイバは、前記第１の光を透過し且つ前記第２の光を反射する反射部を前記第１の面に備え、前記検出部は、前記反射部で反射する前記第２の光を検出する。

また、光ファイバ装置は、複数の前記光ファイバの第２の面側同士を結束する結束部を備え、前記検出部は、前記光ファイバの前記反射部で反射する前記第２の光を、各光ファイバごとに検出するために、複数備えられる、という構成でもよい。

また、光ファイバ装置は、前記第１の光を出射する第１の光源部と、前記第２の光を出射する第２の光源部と、を備える、という構成でもよい。

また、光ファイバ装置は、電気回路を有する基板を備え、前記第１の光源部は、前記第１の光を出射する半導体レーザを備え、前記第２の光源部は、前記第２の光を出射する半導体レーザを備え、前記検出部は、前記第２の光を受ける受光素子を備え、前記各半導体レーザと前記受光素子とは、同一の基板に搭載される、という構成でもよい。

また、光ファイバ装置は、前記光ファイバの前記反射部を透過した前記第１の光を、投射光として用いる画像投影装置である、という構成でもよい。

以上の如く、本発明に係る光ファイバ装置は、光ファイバの異常を検出する精度が低下することを抑制できる、という優れた効果を奏する。

一実施形態に係る光ファイバ装置の全体概略構成図である。 同実施形態に係る光ファイバ装置の要部概略構成図であって、光ファイバの第１の面に入射される光を説明する図である。 同実施形態に係る光ファイバ装置の要部概略構成図であって、光ファイバの反射部で反射される光を説明する図である。 他の実施形態に係る光ファイバ装置の要部概略構成図であって、光ファイバの第１の面に入射される光を説明する平面図である。 同実施形態に係る光ファイバ装置の要部概略構成図であって、光ファイバの反射部に入射される光を説明する正面図である。

以下、光ファイバ装置における一実施形態について、図１〜図３を参酌して説明する。なお、各図（図４及び図５も同様）において、図面の寸法比と実際の寸法比とは、必ずしも一致していない。

図１に示すように、本実施形態に係る光ファイバ装置１は、画像投影装置である。光ファイバ装置１は、それぞれ異なる色の光を出射する複数（本実施形態においては３つ）の光源装置２（２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ）と、光源装置２から出射された光が入射される光ファイバユニット３とを備えている。該光ファイバユニット３は、二つの光ファイバ３１，３１を備えており、該二つの光ファイバ３１，３１の他方側で結束される構造、所謂、バンドル構造である。

光ファイバ装置１は、光ファイバユニット３から出射された光で光画像を形成してスクリーン１００に投影する画像投影部１０を備えている。また、光ファイバ装置１は、各部２，１０に電気を供給する電源１１と、各部２，１０を制御する制御部１２とを備えている。

光源装置２は、第１の色（例えば、赤色）の光を出射する第１の光源装置２Ｒと、第２の色（例えば、緑色）の光を出射する第２の光源装置２Ｇと、第３の色（例えば、青色）の光を出射する第３の光源装置２Ｂとを備えている。本実施形態においては、画像投影部１０は、複数の光源装置２と複数の光ファイバユニット３とにより、第１〜第３の色の光を分離した状態で、入射されている。

光源装置２は、光を出射する二つの光源ユニット４，４と、各光源ユニット４を収容する本体部５とを備えている。該本体部５は、光ファイバユニット３の各光ファイバ３１の一方側の端部と接続する接続部５ａ，５ａを備えている。なお、光源装置２は、光源ユニット４を一つ又は三つ以上備えている、という構成でもよい。

画像投影部１０は、各光源装置２から出射された光が光ファイバユニット３を経由して入射されて光画像を形成する画像形成光学系１３と、画像形成光学系１３から出射された光画像を入射してスクリーン１００に投影する投影光学系（例えば、投影レンズ）１４とを備えている。また、画像投影部１０は、各光学系１３，１４を収容する画像投影本体部１５を備えている。該画像投影本体部１５は、各光ファイバユニット３の光ファイバ３１の他方側の端部と接続する複数の接続部１５ａを備えている。

画像形成光学系１３は、光源装置２から出射された光のうち所定の偏光成分のみを透過する偏光ビームスプリッタ１３ａと、偏光ビームスプリッタ１３ａから出射された光を変調することで光画像にする空間変調素子１３ｂと、各空間変調素子１３ｂで透過された光を合成するダイクロイックプリズム１３ｃとを備えている。また、画像形成光学系１３は、各光ファイバ３１から出射された光を平行光にするコリメータレンズ１３ｄと、第１及び第３の光源装置２Ｒ，２Ｂから出射されたレーザ光を反射する反射ミラー１３ｅとを備えている。

本実施形態においては、各空間変調素子１３ｂは、透過型液晶素子としている。なお、画像形成光学系１３は、反射型液晶素子又はデジタルマイクロミラーデバイスである空間変調素子１３ｂを備える、という構成でもよい。

図２及び図３に示すように、光源ユニット４は、第１の光Ｌ１を出射する第１の光源部４１と、第２の光Ｌ２を出射する第２の光源部４２と、第２の光Ｌ２を検出する検出部４３と、電気回路を有する基板４４とを備えている。また、光源ユニット４は、各光源部４１，４２及び検出部４３と、光ファイバユニット３との間に配置される光学系４５を備えている。

本実施形態においては、第１の光Ｌ１は、可視光である。例えば、第１の光源装置２Ｒにおける第１の光源部４１は、波長が５９０〜６９３ｎｍである光を出射し、第２の光源装置２Ｇにおける第１の光源部４１は、波長が４９８〜５８０ｎｍである光を出射し、第３の光源装置２Ｂにおける第１の光源部４１は、波長が４１０〜４９６ｎｍである光を出射している。図２及び図３（図４及び図５も同様）において、第１の光Ｌ１（具体的には、第１の光Ｌ１の光軸）は、二点鎖線で示している。

第２の光Ｌ２は、第１の光Ｌ１の波長よりも長い波長としている。本実施形態においては、第２の光Ｌ２は、赤外光である。例えば、各光源装置２における第２の光源部４２は、波長が７８０〜２０００ｎｍである光を出射している。図２及び図３（図４及び図５も同様）において、第２の光Ｌ２（具体的には、第２の光Ｌ２の光軸）は、破線で示している。

第１の光源部４１は、第１の光Ｌ１を出射する複数（図２及び図３においては、三つ）の半導体レーザ４１ａを備えている。第２の光源部４２は、第２の光Ｌ２を出射する半導体レーザ４２ａを備えている。検出部４３は、第２の光Ｌ２を受ける受光素子４３ａを備えている。そして、各半導体レーザ４１ａ，４２ａと受光素子４３ａとは、同一の基板４４に搭載されている。なお、第１の光源部４１においては、半導体レーザ４１ａは、一つ、二つ、又は四つ以上備えられている、という構成でもよい。

光学系４５は、各半導体レーザ４１ａ，４２ａが出射した光Ｌ１，Ｌ２を平行な光にする複数のコリメータレンズ４５ａと、コリメータレンズ４５ａから出射された光Ｌ１，Ｌ２を反射する複数の反射ミラー４５ｂと、反射ミラー４５ｂで反射された光Ｌ１，Ｌ２を収束させて光ファイバ３１の第１の面３１ａに入射させる収束レンズ４５ｃとを備えている。

また、光学系４５は、受光素子４３ａに向けて光Ｌ２を反射する反射ミラー４５ｄを備えている。これにより、反射部３１ｃで反射した第２の光Ｌ２は、収束レンズ４５ｃを透過し、反射ミラー４５ｄで反射した後に、検出部４３で検出される。

光ファイバユニット３は、複数の光ファイバ３１，３１の他方側、即ち、第２の面３１ｂ側同士を結束する結束部３２を備えている。また、光ファイバ３１は、第１の面３１ａに、第１の光Ｌ１を透過し且つ第２の光Ｌ２を反射する反射部３１ｃを備えている。例えば、反射部３１ｃは、真空蒸着又はスパッタにより、誘電体多層膜（本実施形態においては、赤外光反射膜）を、光ファイバ３１の第１の面３１ａに形成されて成る。

本実施形態に係る光ファイバ装置１の構成については以上の通りであり、次に、本実施形態に係る光ファイバ装置１の光ファイバ３１の異常を検出する方法について、図２及び図３を参酌して、説明する。

図２に示すように、第１の光源部４１から出射された第１の光Ｌ１と、第２の光源部４２から出射された第２の光Ｌ２とは、光学系４５を経由して、光ファイバ３１の第１の面３１ａに入射される。これにより、第１の光Ｌ１と、第１の光Ｌ１の波長と異なる波長である第２の光Ｌ２とが、光ファイバ３１の第１の面３１ａに入射される。

このとき、図３に示すように、第１の光Ｌ１は、反射部３１ｃを透過し、光ファイバ３１の第２の面３１ｂから出射し、その後、画像投影部１０に向けて出射する。即ち、画像投影装置である光ファイバ装置１は、光ファイバ３１の反射部３１ｃを透過した第１の光Ｌ１を、投射光として用いている。

一方、第２の光Ｌ２は、反射部３１ｃで反射され、その後、収束レンズ４５ｃを透過し、該透過した第２の光Ｌ２の一部は、反射ミラー４５ｄで反射された後、検出部４３で受光される。なお、検出部４３は、第２の光Ｌ２を効率的に検出するために、第２の光Ｌ２の光軸上に配置されている。

これにより、光ファイバ３１の第１の面３１ａが汚れたり、光ファイバ３１の第１の面３１ａが劣化したり、光ファイバユニット３の光ファイバ３１の一方側（第１の面３１ａ側）の端部が、本体部５の接続部５ａから外れたりした場合には、検出部４３で検出する第２の光Ｌ２の光量が低下する。したがって、このような光ファイバ３１の異常を検出することができる。

なお、制御部１２は、検出部４３で検出する第２の光Ｌ２の光量に基づいて、光ファイバ３１の正常又は異常を判定する。そして、制御部１２は、光ファイバ３１が異常であると判定した際に、電源１１が各光源部４１，４２に電気を供給することを停止するように、電源１１を制御すると共に、外部へ出力（警報出力、表示出力）する。

また、図２及び図３において図示していないが、検出部４３は、複数備えられている。具体的には、検出部４３は、各光源ユニット４ごとに備えられている。これにより、各光ファイバ３１ごとに、光ファイバ３１の異常を検出することができる。

以上より、本実施形態に係る光ファイバ装置１は、第１の光Ｌ１と、前記第１の光Ｌ１の波長と異なる波長である第２の光Ｌ２とが、第１の面３１ａに入射される少なくとも一つの光ファイバ３１と、前記第２の光Ｌ２を検出する検出部４３と、を備え、前記光ファイバ３１は、前記第１の光Ｌ１を透過し且つ前記第２の光Ｌ２を反射する反射部３１ｃを前記第１の面３１ａに備え、前記検出部４３は、前記反射部３１ｃで反射する前記第２の光Ｌ２を検出する。

斯かる構成によれば、光ファイバ３１は、第１の光Ｌ１を透過し且つ第２の光Ｌ２を反射する反射部３１ｃを第１の面３１ａに備えている。これにより、第１の光Ｌ１と、第１の光Ｌ１の波長と異なる波長である第２の光Ｌ２とが、光ファイバ３１の第１の面３１ａに入射されると、第１の光Ｌ１は、反射部３１ｃを透過する一方、第２の光Ｌ２は、反射部３１ｃで反射する。

そして、検出部４３は、光ファイバ３１の反射部３１ｃで反射した第２の光Ｌ２を検出する。これにより、第２の光Ｌ２は、光ファイバ３１の第１の面３１ａから下流側（例えば、光ファイバ３１の内部、画像投影部１０）で外乱の影響を受けることなく、検出部４３で検出されている。したがって、光ファイバ３１の第１の面３１ａの汚れ、光ファイバ３１の第１の面３１ａの劣化、光ファイバ３１の脱落等といった光ファイバ３１の異常を検出する精度が低下することを抑制できる。

また、本実施形態に係る光ファイバ装置１は、複数の前記光ファイバ３１，３１の第２の面３１ｂ側同士を結束する結束部３２を備え、前記検出部４３は、前記光ファイバ３１の前記反射部３１ｃで反射する前記第２の光Ｌ２を、各光ファイバ３１ごとに検出するために、複数備えられる、という構成である。

斯かる構成によれば、結束部３２は、複数の光ファイバ３１，３１の第２の面３１ｂ側同士を結束している。そして、反射部３１ｃが各光ファイバ３１の第１の面３１ａに配置されているため、各光ファイバ３１の第１の面３１ａに入射された第２の光Ｌ２，Ｌ２同士が混ざることを防止している。

さらに、検出部４３は、複数備えられているため、光ファイバ３１の第１の面３１ａに配置される反射部３１ｃで反射される第２の光Ｌ２は、各検出部４３で、各光ファイバ３１ごとに検出されている。これにより、第２の面３１ｂ側同士が結束されている複数の光ファイバ３１，３１に対して、各光ファイバ３１ごとに異常を検出することができる。

また、本実施形態に係る光ファイバ装置１は、前記第１の光Ｌ１を出射する第１の光源部４１と、前記第２の光Ｌ２を出射する第２の光源部４２と、を備える、という構成である。

また、本実施形態に係る光ファイバ装置１は、電気回路を有する基板４４を備え、前記第１の光源部４１は、前記第１の光Ｌ１を出射する半導体レーザ４１ａを備え、前記第２の光源部４２は、前記第２の光Ｌ２を出射する半導体レーザ４２ａを備え、前記検出部４３は、前記第２の光Ｌ２を受ける受光素子４３ａを備え、前記各半導体レーザ４１ａ，４２ａと前記受光素子４３ａとは、同一の基板４４に搭載される、という構成である。

斯かる構成によれば、第１の光源部４１は、第１の光Ｌ１を出射する半導体レーザ４１ａを備えており、第２の光源部４２は、第２の光Ｌ２を出射する半導体レーザ４２ａを備えており、検出部４３は、第２の光Ｌ２を受ける受光素子４３ａを備えている。そして、各半導体レーザ４１ａ，４２ａと受光素子４３ａとは、同一の基板４４に搭載されている。これにより、例えば、各半導体レーザ４１ａ，４２ａ及び受光素子４３ａに対する配線を、該基板４４に対して行えばよいため、配線を簡素化することができる。

また、本実施形態に係る光ファイバ装置１は、前記光ファイバ３１の前記反射部３１ｃを透過した前記第１の光Ｌ１を、投射光として用いる画像投影装置である、という構成である。

なお、光ファイバ装置は、上記した実施形態の構成に限定されるものではなく、また、上記した作用効果に限定されるものではない。また、光ファイバ装置は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、下記する各種の変更例に係る構成や方法等を任意に選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよいことは勿論である。

上記実施形態に係る光ファイバ装置１においては、各半導体レーザ４１ａ，４２ａと受光素子４３ａとは、同一の基板４４に搭載される、という構成である。しかしながら、光ファイバ装置は、斯かる構成に限られない。例えば、光ファイバ装置においては、図４及び図５に示すように、各半導体レーザ４１ａ，４２と受光素子４３ａとは、異なる基板４４，４７に搭載されている、という構成でもよい。

図４及び図５に係る光源ユニット４は、各半導体レーザ４１ａ，４２ａが搭載される第１の基板４４と、受光素子４３ａが搭載される第２の基板４７とを備えている。そして、第１の基板４４と第２の基板４７とは、離間している。具体的には、第１の基板４４と第２の基板４７とは、熱的に絶縁されており、互いに熱伝導することを防止できている。これにより、各半導体レーザ４１ａ，４２ａから発生する熱が、受光素子４３ａに熱伝導されることを防止できるため、受光素子４３ａが故障することや受光素子４３ａが誤検出することを防止することができる。

また、上記実施形態に係る光ファイバ装置１においては、反射部３１ｃで反射された第２の光Ｌ２は、収束レンズ４５ｃを透過し、反射ミラー４５ｄで反射された後、検出部４３で受光される、という構成である。しかしながら、光ファイバ装置は、斯かる構成に限られない。例えば、光ファイバ装置においては、反射部３１ｃで反射された第２の光Ｌ２は、収束レンズ４５ｃを透過した後、直接、検出部４３で受光される、という構成でもよく、また、例えば、光ファイバ装置においては、図４及び図５に示すように、反射部３１ｃで反射された第２の光Ｌ２は、直接、検出部４３で受光される、という構成でもよい。

図４及び図５に係る光ファイバ装置１においては、図４に示すように、第１の光源部４１から出射された第１の光Ｌ１と、第２の光源部４２から出射された第２の光Ｌ２とは、光学系４５を経由して、光ファイバ３１の第１の面３１ａに入射される。このとき、図５に示すように、第１の光Ｌ１は、反射部３１ｃを透過する一方、第２の光Ｌ２は、反射部３１ｃで反射される。その後、第２の光Ｌ２の一部は、直接、検出部４３で受光される。なお、検出部４３は、第２の光Ｌ２を効率的に検出するために、第２の光Ｌ２の光軸上に配置されている。

また、上記実施形態に係る光ファイバ装置１においては、光ファイバユニット３は、二つの光ファイバ３１，３１を備えている、という構成である。しかしながら、光ファイバ装置は、斯かる構成に限られない。例えば、光ファイバ装置においては、光ファイバユニット３は、一つの光ファイバを備えている、という構成でもよく、また、三つ以上の光ファイバ３１を備えている、という構成でもよい。

また、上記実施形態に係る光ファイバ装置１においては、検出部４３は、受光する光量を検出する、所謂、光センサである、という構成である。しかしながら、光ファイバ装置は、斯かる構成に限られない。例えば、光ファイバ装置においては、検出部４３は、受光する熱量を検出する、所謂、熱センサである、という構成でもよい。

また、上記実施形態に係る光ファイバ装置１においては、第１の光Ｌ１は、可視光である、という構成である。しかしながら、光ファイバ装置は、斯かる構成に限られない。例えば、光ファイバ装置においては、第１の光Ｌ１は、紫外光である、という構成でもよく、赤外光である、という構成でもよい。

また、上記実施形態に係る光ファイバ装置１においては、第２の光Ｌ２は、第１の光Ｌ１の波長よりも長い波長の光である、という構成である。しかしながら、光ファイバ装置は、斯かる構成に限られない。例えば、光ファイバ装置においては、第２の光Ｌ２は、第１の光Ｌ１の波長よりも短い波長の光である、という構成でもよい。例えば、第２の光Ｌ２は、紫外光である、という構成でもよく、また、第１の光Ｌ１の波長と異なる波長である可視光である、という構成でもよい。

また、上記実施形態に係る光ファイバ装置１においては、画像投影部１０は、第１〜第３の色の光を分離した状態で入射される、という構成である。しかしながら、光ファイバ装置は、斯かる構成に限られない。例えば、光ファイバ装置においては、画像投影部１０は、第１〜第３の色の光を合成された状態で入射され、当該合成された光を、第１〜第３の色の光に分離した後、画像形成光学系１３に入射させる、という構成でもよい。

また、上記実施形態に係る光ファイバ装置１は、画像投影装置である、という構成である。しかしながら、光ファイバ装置は、斯かる構成に限られない。例えば、光ファイバ装置は、光を用いて露光を行う露光装置である、という構成でもよく、所定領域を照らす照明装置である、という構成でもよい。

また、光ファイバ装置においては、第２の光源部４２は、連続的に第２の光Ｌ２を出射する、という構成でもよく、また、断続的に第２の光Ｌ２を出射する、という構成でもよい。

また、光ファイバ装置においては、例えば、装置が起動する際に、第２の光源部４２が小さい出力で第２の光Ｌ２を出射し、その後、制御部１２が、光ファイバ３１が正常であると判定した後に、各光源部４１，４２は、定格の出力で各光Ｌ１，Ｌ２を出力する、という構成でもよい。

１…光ファイバ装置、２…光源装置、２Ｒ…第１の光源装置、２Ｇ…第２の光源装置、２Ｂ…第３の光源装置、３…光ファイバユニット、４…光源ユニット、５…本体部、５ａ…接続部、１０…画像投影部、１１…電源、１２…制御部、１３…画像形成光学系、１３ａ…偏光ビームスプリッタ、１３ｂ…空間変調素子、１３ｃ…ダイクロイックプリズム、１３ｄ…コリメータレンズ、１３ｅ…反射ミラー、１４…投影光学系、１５…画像投影本体部、１５ａ…接続部、３１…光ファイバ、３１ａ…第１の面、３１ｂ…第２の面、３１ｃ…反射部、３２…結束部、４１…第１の光源部、４１ａ…半導体レーザ、４２…第２の光源部、４２ａ…半導体レーザ、４３…検出部、４３ａ…受光素子、４４…（第１の）基板、４５…光学系、４５ａ…コリメータレンズ、４５ｂ…反射ミラー、４５ｃ…収束レンズ、４５ｄ…反射ミラー、４７…第２の基板、１００…スクリーン、Ｌ１…第１の光、Ｌ２…第２の光

Claims (5)

1. 第１の光と、前記第１の光の波長と異なる波長である第２の光とが、第１の面に入射される少なくとも一つの光ファイバと、
   前記第２の光を検出する検出部と、を備え、
   前記光ファイバは、前記第１の光を透過し且つ前記第２の光を反射する反射部を前記第１の面に備え、
   前記検出部は、前記反射部で反射する前記第２の光を検出する光ファイバ装置。
2. 複数の前記光ファイバの第２の面側同士を結束する結束部を備え、
   前記検出部は、前記光ファイバの前記反射部で反射する前記第２の光を、各光ファイバごとに検出するために、複数備えられる請求項１に記載の光ファイバ装置。
3. 前記第１の光を出射する第１の光源部と、
   前記第２の光を出射する第２の光源部と、を備える請求項１又は２に記載の光ファイバ装置。
4. 電気回路を有する基板を備え、
   前記第１の光源部は、前記第１の光を出射する半導体レーザを備え、
   前記第２の光源部は、前記第２の光を出射する半導体レーザを備え、
   前記検出部は、前記第２の光を受ける受光素子を備え、
   前記各半導体レーザと前記受光素子とは、同一の基板に搭載される請求項３に記載の光ファイバ装置。
5. 前記光ファイバの前記反射部を透過した前記第１の光を、投射光として用いる画像投影装置である請求項１〜４の何れか１項に記載の光ファイバ装置。
   

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