JP2016224078A - Light guide body and illumination device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ファイバを備えた導光体およびその導光体を用いた照明装置に関する。 The present invention relates to a light guide provided with an optical fiber and an illumination device using the light guide.
レーザー光源を用いた照明装置は、大きく分けるとレーザー光源と、光ファイバなど、レーザー光源を導光する導光部材と、導光部材の先端に設けられる光部品とから構成される。
このような装置は、光ファイバが内的または外的要因により切断されることがある。光源としてレーザー光を使用しているため、レーザー光が切断面から漏れ出す可能性がある。漏えいしたレーザー光に目など身体が暴露されると、障害をもたらす危険性がある。
An illumination device using a laser light source is roughly composed of a laser light source, a light guide member that guides the laser light source, such as an optical fiber, and an optical component provided at the tip of the light guide member.
Such devices may cause the optical fiber to be cut due to internal or external factors. Since the laser beam is used as the light source, the laser beam may leak from the cut surface. If your body, such as your eyes, is exposed to the leaked laser light, there is a risk of injury.
特許文献1は、導光部材の出射端面に、光源からの光を反射する反射部材を有する発光装置を開示している。この発光装置は、所定の反射率となるよう制御された反射部材を設けることで、導光部材の断線を精度良く検知することができる。
しかしながら、特許文献1の技術では、導光部材の断線を検知することができるが、断線時に導光部材からレーザー光が外部に漏えいすることを防止できない。また、断線までに至らない破損は検知することができない。さらに、反射部材が導光部材の出射端面に設けられるため、例えば、照明装置として利用する場合、反射部材が光の損失となり効率の悪い照明装置となる。
However, although the technique of
本発明は、光ファイバなどの導光部材の断線を含む破損により導光部材外にレーザー光が漏洩した場合に、漏えいレーザー光の身体や物への損傷を防止する導光体および照明装置を提供することを課題とする。 The present invention relates to a light guide and an illumination device that prevent damage to the body and objects of leaked laser light when laser light leaks outside the light guide member due to breakage including breakage of the light guide member such as an optical fiber. The issue is to provide.
上記課題を解決するため、本発明は、光ファイバと、光を反射する反射面を有し、光ファイバの外周の少なくとも軸方向の一部を覆う反射部材と、を備える導光体を提供する。この導光体の反射部材は光ファイバの外周と反射面との間に、光を伝搬する層を備える。
また本発明は、レーザー光源と、前記レーザー光源から出射された光を集光するレンズと、集光された光を入射して光学要素まで導光する導光体とを備える照明装置を提供する。この照明装置の導光体は本発明の導光体である。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a light guide including an optical fiber and a reflecting member that has a reflecting surface that reflects light and covers at least a part of the outer periphery of the optical fiber in the axial direction. . The reflecting member of the light guide includes a layer that propagates light between the outer periphery of the optical fiber and the reflecting surface.
The present invention also provides an illuminating device including a laser light source, a lens that collects the light emitted from the laser light source, and a light guide that guides the collected light to the optical element. . The light guide of this lighting device is the light guide of the present invention.
本発明は、光ファイバを反射部材で覆うことより、光ファイバの破損や断線により漏えいしたレーザー光を導光体の外部へ漏らさない。これにより、漏えいレーザー光による身体や物への損傷を防止することができる。 In the present invention, the optical fiber is covered with the reflecting member, so that the laser light leaked due to the breakage or disconnection of the optical fiber is not leaked to the outside of the light guide. Thereby, the damage to the body and an object by a leaked laser beam can be prevented.
以下、本発明の一実施の形態について図面を用いて説明する。なお、全図において、同一機能を有するものは同一の符号をつけ、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, components having the same function are given the same reference numerals, and repeated description thereof is omitted.
<導光体の実施形態>
本発明の導光体1について図1を用いて説明する。
本発明の導光体1は、光源からの光を伝搬する光ファイバ6と、光ファイバ6から漏えいした光が外部に漏えいするのを防止する反射部材2を備える。
<Embodiment of light guide>
The
The
光ファイバ6は、光源からの光を光学要素に伝搬できるものであればよく、光源からの光を導光するコアと、コアの外面を覆う、コアよりも低い屈折率を有するクラッドと、クラッドの外面を覆う被覆とにより形成され、これらのものが長手方向に延伸するように構成されている(不図示)。
光ファイバ6は、シングルモードファイバであってもマルチモードファイバであってもよいが、大光量を伝搬するため、ここではマルチモードファイバを用いている。
コアおよびクラッドの材質は、ガラス、石英ガラスおよび合成樹脂のいずれでもよいが、大光量を伝搬するために石英ガラスのものが望ましい。被覆の材質は、アクリル樹脂の他、耐熱性を高めるためにポリイミドを用いてもよい。
光ファイバ6の径は、自由に屈曲できる程度のサイズのものであればよい。
The optical fiber 6 only needs to be able to propagate light from the light source to the optical element, and includes a core that guides light from the light source, a clad that covers the outer surface of the core, and has a lower refractive index than the core, and a clad These are formed so as to extend in the longitudinal direction (not shown).
The optical fiber 6 may be a single mode fiber or a multimode fiber, but a multimode fiber is used here in order to propagate a large amount of light.
The material of the core and the clad may be any of glass, quartz glass and synthetic resin, but quartz glass is desirable for propagating a large amount of light. As a material for the coating, polyimide may be used in addition to an acrylic resin in order to improve heat resistance.
The diameter of the optical fiber 6 should just be a size which can be bent freely.
反射部材2は、光ファイバ6の外周全体を覆うように配置されている。
反射部材2は、3層構造を有し、光ファイバ6の外周を覆う反射層(反射面)4と、光ファイバ6の外周と反射層4との間に配置される伝搬層5と、反射層4を支持する保護層3を備える。
The reflecting
The
反射層4は、光ファイバ6の破損により漏えいしたレーザー光を全反射する機能を有する。具体的には、反射層4は、漏えいしたレーザー光を正反射(鏡面反射)または拡散反射させる。これらの反射により、漏えいしたレーザー光は、光ファイバ6の外部に漏れず、伝搬層5内を伝搬するため、伝搬経路の途中で、漏えいしたレーザー光による人体や物への損傷を防止することができる。特に、拡散反射の場合はレーザー光が散乱されコヒーレント性が消失するため人や物における損傷への安全性が高まる。 The reflection layer 4 has a function of totally reflecting the laser light leaked due to the damage of the optical fiber 6. Specifically, the reflective layer 4 reflects the leaked laser light in regular reflection (specular reflection) or diffuse reflection. Due to these reflections, the leaked laser light does not leak to the outside of the optical fiber 6, but propagates in the propagation layer 5, so that damage to the human body and objects due to the leaked laser light is prevented in the middle of the propagation path. Can do. In particular, in the case of diffuse reflection, laser light is scattered and the coherency is lost, so that safety against damage to people and objects is enhanced.
反射層4に用いる材料は、レーザー光を反射できる材料を用いることができる。
正反射を行う場合は、光学薄膜、金属などを用いることができる。光学薄膜の例としては、SiO2、TiO2、およびTa2O5などがあげられる。金属の例としては、Al、Ag、およびCrなどがあげられる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上を混合させてもよい。
The material used for the reflective layer 4 can be a material that can reflect laser light.
When regular reflection is performed, an optical thin film, metal, or the like can be used. Examples of the optical thin film include SiO 2 , TiO 2 , and Ta 2 O 5 . Examples of metals include Al, Ag, and Cr. These may be used alone or in combination of two or more.
拡散反射を行う場合は、アルミナ(Al2O3)、TiO2等の粒子を反射面となる面の表面にコーティングしてもよい。 In the case of performing diffuse reflection, particles such as alumina (Al 2 O 3 ) and TiO 2 may be coated on the surface to be a reflective surface.
光学薄膜、金属等の材料は、スパッタリング、蒸着、めっきなどの方法により、保護層3の上に形成できる。
A material such as an optical thin film or metal can be formed on the
反射層4の膜厚は、漏えいしたレーザー光を反射できる膜厚でよく、効率よく反射するために、30nm以上の膜厚が好ましい。 The film thickness of the reflective layer 4 may be a film thickness that can reflect the leaked laser beam, and in order to reflect efficiently, a film thickness of 30 nm or more is preferable.
伝搬層5は、光を透過する材料であり、光ファイバ6から漏えいし反射層4で全反射されたレーザー光を伝搬させる機能を有する。伝搬層5は、光ファイバ6の断裂部から漏えいしたレーザー光を伝搬できる厚みを有する。例えば、数μm以上であり、好ましくは、数十μm以上である。 The propagation layer 5 is a material that transmits light, and has a function of propagating laser light that leaks from the optical fiber 6 and is totally reflected by the reflection layer 4. The propagation layer 5 has a thickness capable of propagating the laser light leaked from the tearing portion of the optical fiber 6. For example, it is several μm or more, and preferably several tens of μm or more.
伝搬層5の材料としては、具体的には、光学的に透明性が高く耐光性に優れる、ガラス、石英、ポリマー等の固体や、空気等の気体を使用することができる。該ポリマーの例としては、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリカーボネート、フッ素系樹脂、およびポリスチレンが挙げられる。 Specifically, the material of the propagation layer 5 may be a solid such as glass, quartz, or polymer, or a gas such as air, which is optically transparent and excellent in light resistance. Examples of the polymer include polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate, fluorine resin, and polystyrene.
図2(a)および図2(b)に示すように、伝搬層5の材料が気体(例えば、空気)の場合、伝搬層5にて漏えいレーザー光を導光させるために、保護層3および反射層4と光ファイバ6とを離間させる間隙を保つ必要がある。そのため、伝搬層5は、反射層4と光ファイバ6との間にスペーサー21(21a、21b)を所定の間隔で備えることが好ましい。
As shown in FIG. 2A and FIG. 2B, when the material of the propagation layer 5 is a gas (for example, air), the
スペーサー21の形状は、光ファイバ6と反射層4とを離間させる間隙を設けることのできる形状であればよく、一例として、円柱状のスペーサー21a(図2(a))や球状のスペーサー21b(図2(b))を用いることができる。スペーサー21aは、四角柱状や三角柱状などの他の形状にすることもできる。
The shape of the
スペーサー21の材質は、特に限定されるものではないが、例えば、耐光性に優れる、樹脂やガラスを使用することができる。樹脂の例としては、シリコン系樹脂、PMMA、ポリスチレンなどがあげられる。また、漏えいレーザー光の伝搬阻害を防止する点を考慮すると、光に対して透明であることが好ましい。スペーサー21が光に対して透明な材質を用いる場合は、スペーサー21の形状としてドーナツ状リングの形状(不図示)を使用してもよい。
The material of the
スペーサー21の数や配置箇所は、光ファイバ6と反射層4とを離間させる間隙を確保できればよく、特に限定されない。
The number and arrangement of the
このようなスペーサー21が伝搬層5に配置されることにより、光ファイバ6がしなやかなで自由に変形しても、光ファイバ6と反射層4の間に必ず気体の層が存在し、漏えいしたレーザー光の伝搬阻害を防止することができる。
By arranging such a
保護層3は、反射層4の支持体であり、光ファイバ6を保護する機能を有する。
保護層3は、外部要因から光ファイバ6の損傷を防止するために機械的に丈夫であることが好ましい。例えば、保護層3は、耐衝撃性や耐摩耗性に優れることが好ましい。
あるいは、導光体1を使用する環境によっては、保護層3は耐候性あるいは耐酸性、耐アルカリ性を有することが好ましい。
The
The
Alternatively, depending on the environment in which the
保護層3の材料としては、金属、樹脂等があげられる。
金属の例としては、ステンレス、Alなどがあげられる。材料として金属を用いる場合は、光ファイバ6の自由な屈曲に対応できる柔軟性を有する形状を備えることが望ましく、例えば金属を薄い帯状にしてらせん状に巻くことでフレキシブルな金属保護層を形成できる。なお、このような形状であっても保護層3の上に反射層4が配置されているため、漏えいしたレーザー光が導光体1の外部に漏れることはない。
樹脂としては、電離放射線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等を用いることができる。
Examples of the material of the
Examples of the metal include stainless steel and Al. In the case of using a metal as a material, it is desirable to have a shape having flexibility that can cope with the free bending of the optical fiber 6. For example, a flexible metal protective layer can be formed by winding a metal in a thin strip shape into a spiral shape. . Even in such a shape, since the reflective layer 4 is disposed on the
As the resin, an ionizing radiation curable resin, a thermosetting resin, a thermoplastic resin, or the like can be used.
保護層3の厚みは特に限定されないが、例えば、0.1mm以上であることが好ましい。
Although the thickness of the
反射層4、伝搬層5、保護層3は、導光体1を使用する温度によっては、耐熱性を有することが望ましい。
また、反射層4、伝搬層5、保護層3は、光ファイバ6の自由な屈曲に対応できる柔軟性を有することができる。
The reflective layer 4, the propagation layer 5, and the
In addition, the reflective layer 4, the propagation layer 5, and the
導光体1は、光ファイバ6の周囲を内側から伝搬層5、反射層4、および保護層3で覆われた構成である。なお反射部材2は、以上説明した伝搬層5、反射層4、及び保護層3の他に必要に応じて他の層を積層することも可能である。
The
本実施形態の導光体1は、反射部材2で光ファイバ6を覆うことにより、光ファイバ6から漏えいしたレーザー光が反射層4にて全反射され、伝搬層5内を伝搬するため、伝搬経路の途中で漏えいレーザー光の導光体1から外部への漏れを防止できる。これにより、漏えいしたレーザー光による人体や物への損傷を防止することができる。
なお、導光体の端部については、導光体1の用途によって漏えいしたレーザー光がもれないように対処される。
In the
In addition, about the edge part of a light guide, it copes so that the laser beam which leaked by the use of the
上述した導光体1の実施形態は、光ファイバ6の軸方向外周全体を反射部材2で覆った構造の導光体1を説明したが、図3に示すように、導光体1は、光ファイバ6の軸方向外周の少なくとも一部を反射部材2で覆うものであってもよい。例えば、光ファイバ6を曲げる部分、外部からの衝撃を受けやすい部分など、光ファイバ6の破損が予期される部分のみに反射部材2を適応することができる。この場合、光ファイバ6からの漏えいレーザー光を外部に漏らさないために、反射部材2の両端は、ドーナツ状リングの形状を有する反射部材2で覆われている(図3(b)参照)。
In the embodiment of the
次に、図4から図8を参照して導光体の実施形態で説明した導光体1を用いた照明装置について説明する。
Next, an illumination device using the
<照明装置の第一実施形態>
図4(a)および図4(b)に示すように、本実施形態の照明装置40は、レーザー光源41と、レンズ42と、光ファイバ6および反射部材2を備えた導光体1と、光ファイバ6の入射側および出射側の周囲にそれぞれ配置される入射側コネクタ43および出射側コネクタ44と、光学要素46と、光検知部45とを備えて構成される。
<First embodiment of lighting device>
As shown in FIG. 4A and FIG. 4B, the
レーザー光源41は、レーザー光を発する光源であればいずれのものを使用してもよい。例えば、レーザーダイオード等を用いることができる。ここでは、レーザーダイオードを含んでパッケージ化されたCAN型レーザー光源を用いる。
レーザー光源41の波長は、光学要素46に応じて所望の波長を用いることができる。例えば、光学要素46が、波長変換部材であり、波長変換部材で変換されて所望の波長の光が得られるように設定されている場合、例えば、青色域(例えば発光波長が450nm)、近紫外域(例えば発光波長が405nm)またはそれ以外の波長の光源を用いることが出来る。
As the
A desired wavelength can be used as the wavelength of the
レンズ42は、レーザー光源41(以下「光源」)の出射光47を集光して、光ファイバ6の入射端面に入射させる。レンズ42は、光源41と光ファイバ6(導光体1)との間に配置される。
The
入射側コネクタ43および出射側コネクタ44は、導光体1から延びた光ファイバ6のそれぞれ入射側および出射側先端の周囲に固定されて光ファイバ6を保持する機能を有する。
また、入射側コネクタ43の光学要素側の端部43aは、導光体1の反射部材2の光源側末端と接着し、出射側コネクタ44の光源側の端部44aは、反射部材2の光学要素側末端と接着して、反射部材2末端からの漏えいレーザー光の漏れを防止する機能も有する。
The incident-
The optical element side end 43 a of the
入射側コネクタ43および出射側コネクタ44は、例えば、内径が導光体1の外径から所定のクリアランスだけ大きい円筒形状とすることができる。
入射側コネクタ43および出射側コネクタ44と導光体1および光ファイバ6は、接着剤により接着してもよい。
入射側コネクタ43および出射側コネクタ44の材質としては、放熱、強度の観点より、金属もしくはセラミックが好ましい。特に、銅は熱伝導率が高く、好適に用いることが出来る。入射側コネクタ43および出射側コネクタ44は、フェルールとして知られるものを使用することができる。
The incident-
The
As a material of the
光源41、レンズ42、入射側コネクタ43は、光源41からのレーザー光が光ファイバ6の入射面に入射できるように位置合わせされている。
The
出射側コネクタ44上に光学要素46が配置され、光学要素46は、光ファイバ6により導光されたレーザー光が光学要素46に出射できるように位置合わせされている。
An
光学要素46は、使用する照明装置の目的に応じて、光ファイバ6により導光されたレーザー光を集光、混合、分散、散乱、あるいは波長変換を行うことができる機能を有する。
The
例えば、光学要素46が波長変換する機能を有する場合は、光学要素46として、光源41からの光によって励起されて蛍光を発する波長変換部材を用いることができる。
具体的には、波長変換部材は、バインダ中に蛍光体粒子を分散させたものや、蛍光ガラスや、蛍光体セラミックス等を用いることができる。バインダ中に蛍光体粒子を分散させたものを波長変換部材7に用いる場合、バインダは、ガラスなどの無機物であっても、樹脂等の有機物であってもよい。
For example, when the
Specifically, the wavelength conversion member can be made of phosphor particles dispersed in a binder, fluorescent glass, phosphor ceramics, or the like. When the phosphor in which the phosphor particles are dispersed in the wavelength conversion member 7 is used, the binder may be an inorganic substance such as glass or an organic substance such as resin.
また、波長変換部材には、光拡散材が分散されていてもよい。例えば、光拡散材としてアルミナ粒子を用いることができる。また、波長変換部材と光ファイバ11の端面との間に、レーザー光を拡散させるための光拡散層を配置することも可能である。例えば、アルミナを板状に焼成した拡散層と、YAG:Ceを板状に焼成した蛍光板(波長変換部材)を、樹脂、ガラスなどで接着したものを光ファイバ6の端面に配置してもよい。 In addition, a light diffusing material may be dispersed in the wavelength conversion member. For example, alumina particles can be used as the light diffusing material. It is also possible to arrange a light diffusion layer for diffusing laser light between the wavelength conversion member and the end face of the optical fiber 11. For example, a diffusion layer obtained by firing alumina into a plate shape and a fluorescent plate (wavelength conversion member) obtained by firing YAG: Ce into a plate shape may be disposed on the end face of the optical fiber 6 by bonding with resin, glass, or the like. .
波長変換部材として、蛍光体を含有する部材や、蛍光ガラスや、蛍光体セラミックを用い場合、光源41からのレーザー光により励起されて発する蛍光と、蛍光を励起しなかった光源41からのレーザー光とが混合されて所望の波長の光が得られるように、その蛍光体材料を選択する。例えば、白色光を発する車両用灯具の場合、光源41が青色域(450nm)のレーザー光を出射する場合、黄色の蛍光を発光する蛍光体(例えば、CeドープされたYAG)を用い、青色光と黄色光とが混合されて白色光が得られるように構成する。また、光源41が近紫外域(405nm)のレーザー光を出射する場合は、例えば、赤、緑、青の3色を発光する蛍光体を用いて、3色の蛍光が混合されるようにする。この場合、近紫外光は、目視できないため、3色の蛍光の混合された白色光のみが視認される。
When a member containing a phosphor, fluorescent glass, or phosphor ceramic is used as the wavelength conversion member, fluorescence emitted by being excited by laser light from the
導光体1は、導光体の実施形態で説明した導光体のいずれの導光体を使用してよいが、本実施形態の照明装置40は、導光体1として、光ファイバ6の外周全体が伝搬層5、反射層4及び保護層3を備えた反射部材2で覆われ、伝搬層5にはスペーサー21が配置されていないタイプの導光体を用いる。
As the
光ファイバ6は、光源41からのレーザー光を光学要素46まで伝搬する機能を有し、反射部材2で覆われた部分から延びた両端部は、それぞれ、入射側コネクタ43と、出射側コネクタ44とで覆われ、その周囲を入射側コネクタ43および出射側コネクタ44で固定されている。光ファイバ6の各端面は入射側コネクタ43および出射側コネクタ44の端面と一致している。
The optical fiber 6 has a function of propagating the laser light from the
反射部材2の末端は、入射側コネクタ43および出射側コネクタ44と接着し、入射側コネクタ43の光学要素側の端部43aから出射側コネクタ44の光源側の端部44aの間において光ファイバ6の軸方向に沿って外周全体を覆っている。これにより伝搬層5を伝搬した漏えいレーザー光が導光体1の両端から外部へ漏れることを防止する。
The end of the reflecting
伝搬層5は反射された漏えいレーザー光を光検知部45まで伝搬する。
The propagation layer 5 propagates the reflected leakage laser light to the
光検知部45は、漏えいしたレーザー光を検出するものであり、レーザー光を検出する受光素子45aと、伝搬層5から受光素子45aまで漏えいしたレーザー光を伝搬する筒状の管45bと、を備える。
The
光検知部45は、漏えいしたレーザー光を検出できる位置であれば、導光体1の軸方向の外周上において任意の場所に配置できる。
The
受光素子45aは、レーザー光を検出できるものであればよく、フォトダイオードなどを使用することができる。
受光素子45aは、使用するレーザー光の波長を検出するように、設定できる。例えば、レーザー光源41が青色域(例えば発光波長が450nm)であれば、波長450nmを検出する受光素子45aを用いて、漏えいしたレーザー光を検出する。
The
The
管45bは、伝搬層5内を伝搬している漏えいしたレーザー光を受光素子45aに入射させる。
管45bは、レーザー光が漏れないように、一方の端部は受光素子45aと接続し、もう一方の端部は反射部材2に挿入され伝搬層5の開口部と接続している。
管45bの材質は、金属など、受光素子45aまで漏えいしたレーザー光を反射して伝搬するものを用いることができる。管45bが、樹脂等、レーザー光を反射できない材質を用いる場合は、受光素子45aにレーザー光を入射させるために、光学薄膜など、反射できる材料を用いて管45bの内側を光が反射する処理をすることが望ましい。
The
The
As the material of the
また、漏えいした光がコヒーレントの場合など、受光素子45aへ光が伝搬しにくい場合が有りえる。このような場合、図5(a)から図5(c)に示すように、光検知部45は、ミラーやプリズムなどの光入射部材61を光検知部45近傍の反射部材2内あるいは伝搬層5内に設置することが望ましい。これにより、漏えいした光を受光素子45aへの入射が容易となる。
光入射部材61の形状、材質、大きさは、漏えいした光を受光素子45aへの入射できるものであればよい。
Further, there may be a case where the light is difficult to propagate to the
The
例えば、光検知部45が導光体1の光源側の端部に設置された場合は、光学要素側からの漏えい光を受光素子45aに入射できるように光入射部材61を設置する(図5(a))。光検知部45が導光体1の光学要素側の端部に設置された場合は、光源側からの漏えい光を受光素子45aに入射できるように光入射部材61を設置する(図5(b))。光検知部45が導光体1の途中に設置された場合は、光源側および光学要素側からの漏えい光を受光素子45aに入射できるように光入射部材61を設置する(図5(c))。
For example, when the
照明装置40は、光ファイバの破損および断線により漏えいしたレーザー光が導光体1の外に漏れることはない。これにより、レーザー光による人や物への損傷が防止される。
In the illuminating
次に、本実施形態の照明装置40の主要部の動作の説明をする。
Next, the operation of the main part of the
光ファイバが破損或いは断線していない場合は、図4に示すように、光源41からのレーザー光47は、レンズ42により光ファイバ6の入射端面に集光され、光ファイバ6に入射する。入射した光は、光ファイバ6を伝搬して、出射端面から出射され、光学要素46に入射する。光学要素46から集光、混合、分散、散乱、あるいは波長変換された光が出射される。例えば、光学要素46が波長変換部材の場合、波長変換部材に入射した光の一部は、蛍光体を励起して蛍光に変換され、残りの光は、波長変換部材を透過する。蛍光と波長変換部材を透過した光との混合光が、波長変換部材から出射される。
When the optical fiber is not broken or disconnected, the
図6に示すように、外的および内的要因により、光ファイバ6が破損或いは断線し、レーザー光が光ファイバ6から漏えいした場合(矢印Aで示す箇所参照)は、漏えいしたレーザー光(Bで示す矢印参照)は反射部材2の反射層4により全反射され、伝搬層5内を伝搬する。伝搬層5を伝搬した漏えいしたレーザー光は光検知部45に到達する。
これにより、漏えいしたレーザー光は導光体1(反射部材2)の外部に漏れることはない。そのため、漏えいしたレーザー光による人体や物への損傷を回避することができる。
As shown in FIG. 6, when the optical fiber 6 is broken or disconnected due to external and internal factors, and the laser light leaks from the optical fiber 6 (see the position indicated by arrow A), the leaked laser light (B Is reflected by the reflection layer 4 of the
Thereby, the leaked laser beam does not leak outside the light guide 1 (reflecting member 2). Therefore, it is possible to avoid damage to the human body and objects due to the leaked laser light.
反射層4が拡散反射を行う反射層を用いる場合には、万一、漏えいしたレーザー光が導光体1の外部に漏れたとしても、拡散反射されたレーザー光のコヒーレント性が消失するため人や物の損傷への安全性が高まる。また、漏えいしたレーザー光が拡散反射されるため、光入射部材61を反射部材2あるいは伝搬層5内に設置しなくても漏えいしたレーザー光が光検知部に到達しやすい利点がある。
If the reflective layer 4 uses a reflective layer that diffusely reflects, even if the leaked laser light leaks outside the
本実施形態では、光検知部45が漏えいレーザー光を検知したときに、レーザー光の出力等を制御する機能をさらに備えることができる。この機能を実現する制御部について以下説明する。
In this embodiment, when the
図7に示すように、本実施形態の照明装置40は、光検知部45の光検知の通知を受けレーザー光源41の出力等を制御する制御部51を備えている。
As shown in FIG. 7, the
制御部51は、判定部52と、駆動制御部53と、報知制御部55と、を備える。これらの制御部51を構成する各部は、例えば、CPUとメモリで構成することができる。メモリには、各部の機能を実行するためのプログラムが予め格納されており、CPUはメモリのプログラムを読み込んで実行する。
The
判定部52は、光検知部45からの漏えいしたレーザー光の検出通知を受け、漏えい有と判定し、それを駆動制御部53と報知制御部55へ通知する。
The
駆動制御部53は、判定部52から漏えい有の通知を受け、光源に電力を供給する光源電源部54の電力供給の遮断おこなう。これにより、光源41のレーザー光の出力が停止する。なお、駆動制御部53は、光源41のレーザー光の出力の遮断に限定されず、レーザー光の減光を行う制御をしてもよい。
The
報知制御部55は、判定部52から漏えい有の通知を受け、それを後述する警告出力部56に通知し、警告出力を制御する。
The
警告出力部56は、報知制御部55からの通知を受け警告音、警告表示などを出力する。
The
図8を用いて、レーザー光出力遮断の処理の流れを説明する。
光源41のレーザー光の波長をあらかじめ設定された光検知部45は、漏えいしたレーザー光を検知し、それを判定部52に通知する(ステップS81)。通知を受けた判定部52は、レーザー光の漏えい有と判定し、それを駆動制御部53および報知制御部55へ通知する(ステップS82)。判定部52からの通知を受けた駆動制御部53は、光源電源部54の光源41への電力供給の遮断を行う。これにより、光源41からのレーザー光の出力が遮断される(ステップS83)。一方、判定部52から通知を受けた報知制御部55は、警告出力部56の、アラーム音、警告表示など、警告出力を行う(ステップS84)。
With reference to FIG. 8, the flow of the laser light output blocking process will be described.
The
本実施形態によれば、漏えいしたレーザー光を反射層4が反射し、その反射光を伝搬層5が伝搬することにより、光検知部45が漏洩を検知し、制御部51がレーザー光の出力を遮断することができる。光ファイバ6のレーザー光の漏洩が少しずつ始まった場合でも、光検知部45が漏洩を検知するため、断線までには至らない光ファイバ6の破損を検知可能となる。さらに、警告出力部56による警告により、破損検知が確認しやすくなる。また、漏えいレーザー光を検知したら光源41の出力の遮断できるため、漏えいしたレーザー光の導光体1から外部の漏れを確実に防止でき、人体や物の損傷に対する安全性をさらに高める。
なお図7では、制御部51が光源の制御と報知の両方を行う構成例を示したが、装置を簡素化するために、いずれか一方を省いた構成とすることも可能である。
According to this embodiment, the reflection layer 4 reflects the leaked laser light, and the propagation layer 5 propagates the reflected light, so that the
In FIG. 7, the configuration example in which the
<照明装置の第二実施形態>
本実施形態は、導光体1および光検知部45を用いて漏えいしたレーザー光を検知することは第一実施形態と同様であるが、光分岐部材を用いて分岐した漏えいレーザー光の戻り光を受光する位置に光検知部45を配置する点が異なる。
<Second Embodiment of Lighting Device>
In the present embodiment, the laser light leaked using the
第一実施形態と異なる構成を説明する。本実施形態の照明装置90は、図9(a)に示すように、光源41と光ファイバ6の入射面の間に第一のレンズ42および第二のレンズ92が配置され、これらのレンズの間に光分岐部材91が配置されている。光検知部45の受光素子45aは、光分岐部材91によって分岐された光を受光する位置に配置されている。また、図9(b)および図9(c)に示すように、入射側コネクタ43には、戻り光を導光するために、入射側コネクタの端部43bから入射側コネクタの端部43aまで貫通した導光部93の一以上が設けられる。
A configuration different from the first embodiment will be described. As shown in FIG. 9A, in the
本実施形態では、第一のレンズ42および第二のレンズ92は、出射光47を集光して、光ファイバ6の入射端面に入射させる。
また、第二のレンズ92は、反射層4により全反射され伝搬層5および導光部93を伝搬し、入射側コネクタ43の光源側端部43bから出射された漏えいレーザー光94を集光し、光分岐部材91に入射させる。
In the present embodiment, the
The second lens 92 is totally reflected by the reflective layer 4 and propagates through the propagation layer 5 and the
光分岐部材91は、光源41から出射されたレーザー光47を透過させながら、第二のレンズ92で集光された漏えいレーザー光94を光検知部45へ分岐する機能を有する。これにより、漏えいレーザー光94は光源41に戻ることなく、受光素子45aにより検出される。
The light branching member 91 has a function of branching the leaked
光分岐部材91は、漏えいしたレーザー光を分岐できるものを用いてよく、具体的にはハーフミラー、反射型ビームスプリッタ、偏光ビームスプリッタを用いてよい。 As the light branching member 91, a member capable of branching the leaked laser light may be used. Specifically, a half mirror, a reflective beam splitter, or a polarizing beam splitter may be used.
光分岐部材91の位置は、図9に示す位置の他、目的や用途によって適宜選択可能である。 The position of the light branching member 91 can be appropriately selected depending on the purpose and application in addition to the position shown in FIG.
導光部93の具体的な構成について、図9を参照して説明する。
導光部93は、伝搬層5の光源側まで伝搬した漏えいレーザー光を伝搬し、入射側コネクタ43の光源側の端部43bから第二のレンズ92へ出射させる機能を有する。
A specific configuration of the
The
導光部93は、光ファイバ6の外周に配置される。導光部93および光ファイバ6の間には入射側コネクタ43が光ファイバ6を保持できる間隔を有する(図9(b)および図9(c))。
The
導光部93は、導光体側の導光部93の開口部が伝搬層5の光源側端部とレーザー光が漏れないように接着している(図9(b))。
In the
導光部93の径、個数、配置、形状、および隣り合う導光部93の距離は、漏えいレーザー光の戻り光を入射側コネクタ43の端部43bまで伝搬でき、かつ入射側コネクタ43の強度を保つことのできる大きさ、個数、配置、形状、および距離でよい。
The diameter, number, arrangement, and shape of the light guides 93 and the distance between the adjacent light guides 93 can propagate the return light of the leaked laser light to the
導光部93は、入射側コネクタの端部43bから入射側コネクタの端部43aまで貫通した孔であって、材料としては、レーザー光を伝搬する材料を用いる。具体的には光学的に透明性が高く耐光性に優れるガラス、石英、ポリマー等の固体や、空気等の気体を使用することができ、伝搬層5と同様のものを使用することができる。
The
導光部93を形成するための入射側コネクタ43の材質としては、例えば、金属など、レーザー光を反射するものを用いることが好ましい。レーザー光を反射しない材料を用いることも可能であるが、その場合は、光学薄膜のような反射できる材料を用いて、入射側コネクタ43の導光部93に接触する面を光が反射する処理をすることが望ましい。
As a material of the
本実施形態における、主要部の第一実施形態と異なる動作を説明する。
光源41から出射されたレーザー光47は第一のレンズ1および第二のレンズを介して集光され光ファイバ6の入射面に入射される。
光ファイバ6の破損あるいは断線により、レーザー光が光ファイバ6から漏えいした場合、漏えいしたレーザー光は反射部材2の反射層4により全反射され、伝搬層5内を伝搬する。伝搬した漏えいレーザー光は、導光部93を伝搬し、入射側コネクタ43の光源側端部43bから第二のレンズ92へ出射される。第二のレンズ92は、出射された漏えいレーザー光94を集光し光分岐部材91へ出射する。光分岐部材91は、集光した漏えいレーザー光94を光検知部45(受光素子45a)へ分岐する。光検知部45は、分岐した漏えいレーザー光94を検知する。
これにより、漏えいレーザー光94の戻り光は光源41へ戻ることなく、受光素子45aにより検出できる。
なお、光検出部45から漏えいレーザー光の通知を受けた制御部51によるレーザー光出力制御などの処理(図8)は第一実施形態と同様である。
The operation of the present embodiment that is different from the first embodiment of the main part will be described.
The
When laser light leaks from the optical fiber 6 due to breakage or disconnection of the optical fiber 6, the leaked laser light is totally reflected by the reflective layer 4 of the reflecting
Thereby, the return light of the leaked
The processing (FIG. 8) such as laser light output control by the
本実施形態によれば、第一実施形態と同様に、光ファイバ外周を反射部材で覆った構造の導光体1を用いているため、漏えいしたレーザー光による人体や物への損傷を回避することができる。なお、漏えいしたレーザー光の戻り光は、導光体1の外部に出射されるが、光分岐部材91により受光素子45aで入射されるため、このレーザー光の戻り光が不用意に人体や物へ暴露することはない。したがって、人体や物に対する安全性は維持できる。
また、第一実施形態と同様に、光検知部45が漏洩を検知するため、レーザー光の出力を遮断することができ、断線前の光ファイバ6の破損を検知可能となる。さらに警告表示により破損検知の認識が確実となる。また、光源41の出力の遮断により、漏えいしたレーザー光の導光体1から外部の漏れを確実に防止でき、人体や物に対する安全性をさらに高める。
According to this embodiment, as in the first embodiment, since the
Further, similarly to the first embodiment, since the
<照明装置の第三実施形態>
本実施形態は、光検知部45が出射側のコネクタ44に配置されている点が第一及び第二実施形態と異なる。その他の点は同様であり、以下、第一実施形態と異なる構成を説明する。
<Third embodiment of lighting device>
This embodiment is different from the first and second embodiments in that the
本実施形態の照明装置100では、図10に示すように、光検知部45は出射側コネクタ44の軸方向の外周上に配置される。また、出射側コネクタ44内には出射側コネクタ端部44aから光検知部45まで漏えいレーザー光を導光する導光部101が設けられる。
In the illuminating
導光部101は、出射側コネクタ44の光学要素側の端部44bに向かって、出射側コネクタ44の光源側の端部44aから出射側コネクタの途中まで形成される凹部101aと、その凹部101aと光検出器45の管45bの開口部まで貫通する貫通孔101bとが連続して構成される。
The
導光部101の凹部101aは、光ファイバ6の外周に配置される。その際、凹部101aは、光ファイバ6とのの間に、出射側コネクタ44が光ファイバ6を保持できる間隔を有するように配置される(図10(b)および図10(c))。
The
出射側コネクタ44の端部44aにある導光部101(凹部101a)の開口部は、伝搬層5の光学要素側端部に漏えいレーザー光が漏れないように接着している(図10(b))。光検出器45の管45bに連続する貫通孔101bの端部には、レーザー光が漏れないように管45bが接着されている。
The opening part of the light guide part 101 (
導光部101の材料としては、レーザー光を伝搬する材料を用いる。具体的には光学的に透明性が高く耐光性に優れるガラス、石英、ポリマー等の固体や、空気等の気体を使用することができ、伝搬層5と同様のものを使用することができる。
導光部101を形成するための出射側コネクタ44の材料としては、金属など、光を反射するものを用いることが好ましい。光を反射しない材料を用いることもできるが、その場合は、光学薄膜のような反射できる材料を用いて、出射側コネクタ44内の導光部101に接触する面を光が反射する処理をすることが望ましい。
As the material of the
As a material of the
導光部101の径、個数、配置、形状、および隣合う凹部101aの距離は、凹部101aの開口部が伝搬層5に接着でき、出射側コネクタ44の強度を保つことのできる大きさ、個数、配置、形状、および距離でよい。
The diameter, number, arrangement, and shape of the
光検知部45は、導光体1の伝搬層5から導光部101に導光された漏えいレーザー光を検出する。
The
光検出部45の位置は、図10に示す位置の他、出射側コネクタ44の外周上のどの位置であってもよく、目的や用途によって適宜選択可能である。
The position of the
本実施形態における、第一実施形態と異なる動作を説明する。
光ファイバ6の破損あるいは断線により、レーザー光が光ファイバ6から漏えいした場合、漏えいしたレーザー光は反射部材2の反射層4により全反射され、伝搬層5内を伝搬する。伝搬した漏えいレーザー光は、導光部101を伝搬して光検知部45内に出射される。光検知部45の受光素子45aは、漏えいレーザー光を検知する。
なお、光検知部45から漏えいレーザー光の検知の通知を受けた制御部51によるレーザー光出力など制御処理(図8)は第一実施形態と同様である。
An operation of the present embodiment that is different from that of the first embodiment will be described.
When laser light leaks from the optical fiber 6 due to breakage or disconnection of the optical fiber 6, the leaked laser light is totally reflected by the reflective layer 4 of the reflecting
Note that the control processing (FIG. 8) such as laser light output by the
本実施形態の効果は、第一実施形態1と同様に、導光体1を用いることにより漏えいしたレーザー光による人体や物への損傷を回避することができる。
また、第一実施形態1と同様に、光検知部45が漏洩を検知し、レーザー光の出力を遮断するため、断線前に光ファイバ6の破損を検知可能となる。さらに警告表示により破損検知の認識が確実となる。また、光源41の出力の遮断できるため、漏えいしたレーザー光の導光体1から外部の漏れを確実に防止でき、人体や物に対する安全性をさらに高める。
The effect of this embodiment can avoid the damage to the human body and the thing by the leaked laser beam by using the
Further, similarly to the first embodiment, the
本実施形態では、光検知部45を出射側コネクタ44の外周上に配置する場合を説明したが、光学要素46に受光素子45aを配置することも可能である。この場合、導光部101により光学要素46内に設置された受光素子45aに漏えいレーザー光を導光することが好ましい。
In the present embodiment, the case where the
以上、上述した実施形態の照明装置は、屋内照明装置、屋外照明装置、車載照明装置、投光器、ライトアップ照明装置に使用できる。 As mentioned above, the illuminating device of embodiment mentioned above can be used for an indoor illuminating device, an outdoor illuminating device, a vehicle-mounted illuminating device, a projector, and a light-up illuminating device.
6・・・光ファイバ、4・・・反射層(反射面)、2・・・反射部材、5・・・伝搬層(伝搬する層)、1・・・導光体、21・・・スペーサー、41・・・レーザー光源、42・・・レンズ、46・・・光学要素、40、90、100・・・照明装置、45・・・光検知部、51・・・制御部、91・・・光分岐部材、43・・・入射側コネクタ、93、101・・・導光部、44・・・出射側コネクタ
6 ... optical fiber, 4 ... reflective layer (reflective surface), 2 ... reflective member, 5 ... propagation layer (propagating layer), 1 ... light guide, 21 ... spacer , 41 ... laser light source, 42 ... lens, 46 ... optical element, 40, 90, 100 ... illumination device, 45 ... light detection unit, 51 ... control unit, 91. Light splitting member, 43... Incident side connector, 93, 101.
Claims (11)
前記反射部材は前記光ファイバの外周と前記反射面との間に、前記光を伝搬する層を備えることを特徴とする導光体。 An optical fiber and a reflecting member that has a reflecting surface that reflects light and covers at least a part of the outer periphery of the optical fiber in the axial direction;
The light guide body, wherein the reflection member includes a layer that propagates the light between an outer periphery of the optical fiber and the reflection surface.
前記反射面と前記光ファイバとの間にスペーサーを備えることを特徴とする導光体。 The light guide according to claim 1,
A light guide comprising a spacer between the reflection surface and the optical fiber.
前記反射面が拡散反射を行う反射面であることを特徴とする導光体。 The light guide according to claim 1 or 2,
The light guide, wherein the reflection surface is a reflection surface that performs diffuse reflection.
前記導光体が請求項1から3のいずれか一つの請求項に記載の導光体であることを特徴とする照明装置。 A laser light source, a lens that collects the light emitted from the laser light source, and a light guide that enters the collected light and guides it to the optical element,
The said light guide is a light guide as described in any one of Claim 1 to 3, The illuminating device characterized by the above-mentioned.
光ファイバから漏えいしたレーザー光を検出する光検知部をさらに備えることを特徴とする照明装置。 The lighting device according to claim 4,
An illumination device, further comprising: a light detection unit that detects laser light leaked from the optical fiber.
前記光検出部は、前記導光体の外周に配置されることを特徴とする照明装置。 The lighting device according to claim 5,
The illumination device, wherein the light detection unit is disposed on an outer periphery of the light guide.
光ファイバから漏えいしたレーザー光を分岐する光分岐部材と、
前記光分岐部材により分岐された前記漏えいしたレーザー光を検出する光検知部と、をさらに備え、
前記光分岐部材が前記レーザー光源と前記導光体の光源側端部との間に配置されることを特徴とする照明装置。 The lighting device according to claim 4,
An optical branching member for branching the laser light leaked from the optical fiber;
A light detection unit for detecting the leaked laser beam branched by the light branching member,
The lighting device, wherein the light branching member is disposed between the laser light source and a light source side end of the light guide.
前記光ファイバの入射側に配置された入射側コネクタをさらに備え、
前記入射側コネクタは、入射側コネクタの前記光学要素側から前記レーザー光源側まで貫通した導光部を備えることを特徴とする照明装置。 The lighting device according to claim 7,
An incident-side connector disposed on the incident side of the optical fiber;
The said incident side connector is equipped with the light guide part penetrated from the said optical element side of the incident side connector to the said laser light source side, The illuminating device characterized by the above-mentioned.
前記光ファイバの出射側に配置された出射側コネクタをさらに備え、
前記光検知部が、前記出射側コネクタの外周上に配置されていることを特徴とする照明装置。 The lighting device according to claim 5,
An output side connector disposed on the output side of the optical fiber,
The lighting device, wherein the light detection unit is disposed on an outer periphery of the emission side connector.
前記出射側コネクタ内に、前記出射側コネクタの前記レーザー光源側から前記光検出部まで前記漏えいしたレーザー光を導光する導光部を備えることを特徴とする照明装置。 The lighting device according to claim 9,
An illumination apparatus comprising: a light guide unit configured to guide the leaked laser light from the laser light source side of the output side connector to the light detection unit in the output side connector.
前記光検知部が漏えいしたレーザー光を検知したときに、前記レーザー光源の出力を制御する制御部をさらに備えることを特徴とする照明装置。 It is an illuminating device as described in any one of Claim 6 to 10, Comprising:
An illumination apparatus, further comprising: a control unit that controls an output of the laser light source when the light detection unit detects a leaked laser beam.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015106847A JP2016224078A (en) | 2015-05-26 | 2015-05-26 | Light guide body and illumination device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
CN109856462A (en) * | 2019-01-28 | 2019-06-07 | 深圳供电局有限公司 | Electromagnetic field measurements probe, electromagnetic field measuring system and control method |
-
2015
- 2015-05-26 JP JP2015106847A patent/JP2016224078A/en active Pending
Cited By (1)
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CN109856462A (en) * | 2019-01-28 | 2019-06-07 | 深圳供电局有限公司 | Electromagnetic field measurements probe, electromagnetic field measuring system and control method |
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