JP2017069053A - 発光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】電気を用いることなく線状に発光し可撓性を備えた発光装置の提供。【解決手段】フレキシブルに形態が変化する基体101と、レーザー光を導光する導光部123と、導光部123に導光されるレーザー光の一部を導光方向と交差する方向に漏出させる漏洩手段126と、導光方向に沿って延在し漏洩手段126により漏洩したレーザー光に基づき発光する第一発光部124とを有する発光部材102であって、基体101に取り付けられ、基体101の形態の変化に追随してフレキシブルに形態が変化する発光部材102とを備える発光装置100。【選択図】図1

Description

本発明は、形態が変化する基体を備える発光装置に関する。
従来、可撓性を有する基体の複数箇所にLED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)などが取り付けられた発光装置であって、基体を自在に湾曲させることでLEDの並び状態を変更し、設置場所の形状に適切に対応させた発光状態を得ることのできる発光装置に関する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2014−41752号公報
ところが、従来の発光装置は、電気を用いて発光する光源、例えばLEDなどが採用されており、少なくとも一往復の電線や光源ごとに前記電線と接続するための電気的接点などが必要である。従って、配線構造が複雑になり、さらに、海中や災害現場などの水分の多い環境下で使用すると、電線間の短絡や接点の錆などが発生するため長時間の使用に対する耐久性に問題がある。
本発明の一態様に係る発光装置は、フレキシブルに形態が変化する基体と、レーザー光を導光する導光部と、前記導光部に導光されるレーザー光の一部を導光方向と交差する方向に漏出させる漏洩手段と、導光方向に沿って延在し前記漏洩手段により漏洩したレーザー光に基づき発光する第一発光部とを有する発光部材であって、前記基体に取り付けられ、前記基体の形態の変化に追随してフレキシブルに形態が変化する発光部材とを備える。
本発明によれば、発光部分の近傍においては電気を用いることなく線状に発光し、発光部分が自在に曲がる可撓性を備えた発光装置を提供することが可能となる。
図1は、実施の形態に係る発光装置が適用された送気式潜水を模式的に示す図である。 図2は、実施の形態に係る発光装置の一部を示す断面斜視図である。 図3は、導光方向に対し垂直に切断した実施の形態に係る発光部材の断面を示す断面図である。 図4は、導光方向に沿って切断した実施の形態に係る発光部材の断面を示す断面図である。 図5は、実施の形態に係る照明装置を示す断面図である。 図6は、実施の形態に係る発光装置を示す断面図である。 図7は、実施の形態に係る発光装置の発光状態を示す図である。 図8は、他の実施の形態に係る発光装置を示す断面斜視図である。 図9は、他の実施の形態に係る発光装置の使用例を示す図である。 図10は、他の実施の形態に係る発光装置を示す斜視図である。 図11は、他の実施の形態に係る発光装置を示す断面斜視図である。 図12は、他の実施の形態に係る発光装置を示す断面斜視図である。
以下では、本発明の実施の形態に係る発光装置について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。従って、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態等は、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ機能を有する部分や、同じ構成部材については同じ符号を付す場合がある。
(実施の形態1)
以下、実施の形態の一つである送気式潜水に用いられる発光装置について、図面を用いて説明する。
[送気式潜水]
図1は、発光装置が適用された送気式潜水を模式的に示す図である。
同図に示すように、送気式潜水とは、船200の上に設置されたコンプレッサー、または、流体である呼吸ガスが充填されたタンクなどの呼吸ガス供給源201から、フーカー等と称されるホースを通じて潜水士202が必要とする空気などの呼吸ガスを供給する潜水方式のことである。
ここで、潜水士202は、例えば水深50m程度の暗い水中で作業するため、遠くにある自身のホースが視認できない、または、視認が非常に困難である。従って、水中に設置された機材や既に存在する構造物などにホースが絡まったり、他の潜水士のホースを視認することができずホースが絡まる事態が発生する。
[発光装置の構成]
そこで、本実施の形態に係る発光装置100は、潜水士202に呼吸ガスを供給するホースとして機能するとともに、光が届かない深海などにおいてもホースの視認性を向上させるために発光をする装置であって、図2に示すように、基体101と、発光部材102とを備えている。
<基体>
基体101は、フレキシブルに形態が変化する部材である。本実施の形態の場合、基体101は、潜水士202に呼吸ガスを供給する管状のホースであるため、外観形状は棒状であり、可撓性、柔軟性、および、ある程度の復元力を備えている。なお、基体101を構成する材料は、特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、ホース状の基体101は、ゴムで形成されており、基体101の引張強度を確保するため、金属製のワイヤー(図示せず)と一体化されている。
また図1に示す様に、基体101の一端は、船200に設けられた呼吸ガス供給源201に接続されており、基体101の他端は、潜水士202のヘルメットやマスクなどに装備されたレギュレーター221に接続されている。
<発光部材>
発光部材102は、基体101に取り付けられた状態で線状に発光し、基体101の形態の変化に追随してフレキシブルに形態が変化する部材である。
本実施の形態の場合、基体101は外観棒状の部材であり、発光部材102は、基体101の外周面に螺旋状に巻き付けられた状態で取り付けられている。また図1に示す様に、発光部材102の一端は、船200に設けられたレーザー光源203に接続されている。
図3は、レーザー光の導光方向に対し垂直に切断した発光部材の断面を示す断面図である。
図4は、レーザー光の導光方向に沿って切断した発光部材の断面を示す断面図である。
これらの図に示すように、発光部材102は、導光部123と、漏洩手段126と、第一発光部124と、被覆部125とを備えている。
導光部123は、レーザー光源203で発振させたレーザー光を導光する部材であり、光ファイバーと同様にコア121とクラッド122とを備えている。導光部123は、クラッド122よりもコア121の屈折率を高くすることで、全反射によりレーザー光をコア121内に止め、高い効率でレーザー光を導光する。コア121、および、クラッド122は、例えば石英ガラスなどのようなレーザー光に対して透過率が高い材質で構成されている。
漏洩手段126は、導光部123に導光されコア121内を通過するレーザー光の一部を導光方向と交差する方向に漏出させる部材、または、構造である。
本実施の形態の場合、漏洩手段126は、コア121内に分散状態で配置される微小なビーズである。当該ビーズは、レーザー光を散乱させる表面を備えており、漏洩手段126によって散乱したレーザー光の一部は、導光方向とは異なる方向に進行し、クラッド122を通過して導光部123の外に漏出する。
なお、漏洩手段126は、コア121内に分散配置されたビーズだけに限定されるものではなく、他の部材や構造であってもかまわない。例えば、漏洩手段126は、コア121内に分散状態で設けられた空隙(気泡)などでもよい。また、漏洩手段126は、クラッド122の一部に設けられたクラッド122とは異なる屈折率を備えた部分であって、コア121内を通過するレーザー光が全反射しない条件の部分などであってもよい。
第一発光部124は、導光方向に沿った状態で導光部123に隣接して延在し、漏洩手段126により導光部123から漏出したレーザー光に基づき発光する部分である。第一発光部124は、導光部123から漏出したレーザー光によって励起されて蛍光を発する蛍光体の粒子を分散状態で備える部材である。具体的に、第一発光部124は、透明な基材の内部に蛍光体の粒子が分散配置されているもの等を例示できる。また、機材は、レーザー光および蛍光体が放射する光に対して透明であり、基体101の形状の変化に追随して撓む樹脂などで構成されている。
第一発光部124は、少なくとも一種類の蛍光体を含むものであればよいが、本実施の形態の場合、第一発光部124は、三種類の蛍光体を含むことにより白色光を放射するものとなっている。より具体的には、第一発光部124は、このような青またはそれよりも短い波長のレーザー光を励起光として白色光を放射するために、赤色を発光する第一蛍光体、青色を発光する第二蛍光体、緑色を発光する第三蛍光体の3種類の蛍光体を適切な割合で含んでいる。このように、短波長のレーザー光により励起した三つの蛍光体が放射した異なる波長の光が混ざり合うことにより白色光の放射を実現している。ここで、「割合」の文言は、対象の少なくとも一つが0である場合も含むものとして用いている。
第一発光部124を導光部123の外周面に配置する方法は特に限定されるものではないが、例えば、導光部123の周面に蛍光体を含有する液状の基材(樹脂)を塗布することにより取り付けてもよく、また、シート状や円筒状の第一発光部124を導光部123にラミネートしてもかまわない。
なお、導光部123のクラッド122に蛍光体を含有させ、導光部123としての機能と第一発光部124としての機能を併有させてもかまわない。
なお、3種類の蛍光体の適切な割合とは、特に限定されるものではなく、発光装置100の用途に応じて適宜変更される。例えば、本実施の形態の場合の様に深い海中で発光装置100を上下方向に延在した状態で用いるような場合、最も深い部分に配置される第一発光部124における3種類の蛍光体の割合と、中間部分の割合と、最も浅い部分の蛍光体との割合とを異なるものとしてもよい。また、割合の変化は段階的であってもよく、また、グラデーションをなすものでもよい。
また、第一発光部124には、レーザー光を蛍光体に効率よく照射するための機能膜、発光した可視光を効率よく放射するための機能膜などを備えていてもかまわない。
被覆部125は、発光部材102を擦れや傷から保護する部材であり、第一発光部124から放射される光を透過させることができる部材である。被覆部125の形成、および、第一発光部124の周囲への配置方法は特に限定されるものはないが、柔軟性を備えた肉薄の樹脂チューブを第一発光部124の周囲に密着状態で配置してもよい。また、被覆部125は、第一発光部124に液状の樹脂を塗布し、それを紫外線や熱などにより硬化させて形成してもよい。
なお、被腹部125にレーザー光を散乱させて、発光部材102から漏出するレーザー光のコヒーレンスを低減させる散乱部材、または、構造を備えてもかまわない。
<照明装置>
図1に示す様に、発光装置100は、レーザー光源203に接続されている側とは反対の導光部123の端部から放射されるレーザー光に基づき発光する第二発光部132(図5参照)を有する照明装置103をさらに備えている。
図5は、照明装置を示す断面図である。
照明装置103は、発光装置100を視認させるのではなく、放射した光が反射した構造物などを視認させるものであり、第一発光部124よりも狭い範囲に強い光を照射することのできる装置である。照明装置103は、図1、および、図5に示すように、導光部123により導光されたレーザー光Lを光源として可視光を放射する装置であって、第二発光部132と、カバー131と、筐体133と、光学系134と、ファイバー取付部135と、リフレクタ136とを備えている。
第二発光部132は、図5に示す様に、レーザー光Lが照射されることによりレーザー光Lとは異なる波長の光を発するものである。第二発光部132は、例えば、レーザー光Lによって励起されて蛍光を発する蛍光体の粒子を分散状態で備えており、レーザー光Lの照射により蛍光体がレーザー光Lとは異なる波長の蛍光を発する。具体的に、第二発光部132は、第一発光部124と同様に、透明な樹脂やガラスからなる基材の内部に蛍光体の粒子が分散されているもの、または、蛍光体の粒子を固めたもの等を例示できる。
なお、第二発光部132は、基体101の形状の変化に追随するものではないため、可撓性を備えなくてもよい。また、第二発光部132が備える蛍光体、および、その割合と第一発光部124が備える蛍光体、および、その割合とは、同じでもよく、また、異なってもかまわない。
また、本実施の形態の場合、第二発光部132は、レーザー光Lが照射される照射面と反対側の面から可視光を放射する透過型であるが、照明装置103は、反射型など任意の形式を採用することができる。
カバー131は、第二発光部132から放射される可視光を透過させることができる透明性を備え、第二発光部132の放射側を覆う部材である。本実施の形態の場合、カバー131は、水圧に耐えることができる剛性を備え、また、水中における配光を制御する配光制御構造を有している。
筐体133は、第二発光部132、および、光学系134などを保護し、レーザー光Lの光路を覆う部材である。本実施の形態の場合筐体133の内周面には、レーザー光Lを吸収する部材、または、構造が設けられている。本実施の形態の場合、筐体133は、カバー131とともに密閉構造を形成しており、水圧に耐えることができる剛性を備えている。
光学系134は、入射したレーザー光Lを第二発光部132において集光するように設定されたレンズ群などである。
ファイバー取付部135は、発光部材102の端部を筐体133に取り付ける部材である。本実施の形態の場合、ファイバー取付部135は、筐体133内に水が浸入しないように、発光部材102と筐体133との間の密閉性が確保されている。
リフレクター136は、第二発光部132から放射された光のうち、カバー131に直接到達しなかった光をカバー131に向けて反射させる部材である。本実施の形態の場合、リフレクター136により第二発光部132が保持されている。
<反射部材>
また本実施の形態の場合、発光装置100は、図2、および、図6に示す様に、基体101と発光部材102との間に配置され、発光部材102から放射された光を反射する反射部材106をさらに備えている。
本実施の形態の場合、反射部材106は、一面が反射機能を有し、他面に接着剤が設けられた、テープ状の部材であり、円筒状の基体101の表面に発光部材102に対応して螺旋状に貼り付けられている。
レーザー光の導光方向を軸として放射方向に光を放射する発光部材102において、このように、反射部材106を基体101の表面に配置することで、基体101側に向かって放射される光を基体101側から遠ざかる方向に強く反射させることができ、基体101の視認性を向上させることが可能となる。
なお、反射部材106は、発光部材102からの光を正反射させるものばかりでなく、散乱反射させるものでもかまわない。
[複数直列配置]
本実施の形態の場合、発光装置100は、図1に示す様に、複数の発光部材102が基体101に所定の間隔(本実施の形態の場合、等間隔)で取り付けられている。また、距離をあけて配置される二つの発光部材102は、レーザー光を導光することができる連結部材104によって連結されており、発光部材102と連結部材104との間はm接続手段141により接続されている。
<連結部材>
連結部材104は、距離を開けて配置される発光部材102の一方から他方の発光部材102にレーザー光を導光する部材であり、同軸上にコアとクラッドとを備えたいわゆる光ファイバーである。連結部材104を形成する材料は、特に限定されるものではないが、連結部材104が発光部材102と同様に基体101に取り付けられるため、基体101の変形に伴ってフレキシブルに形態が変化するものが好ましい。
本実施の形態の場合、連結部材104は、発光部材102と同様に基体101の外周面に螺旋状に巻き付いた状態で取り付けられている。
<接続手段>
接続手段141は、発光部材102から連結部材104へ、またはその逆向きにレーザー光が通過できるように発光部材102と連結部材104とを接続する器具である。具体的に接続手段141は、発光部材102の導光部123の端部と連結部材104の端部とを突き合わせ状態で配置し、当該状態を維持することができるコネクタである。
本実施の形態の場合、接続手段141は、水中に投入されるものであるため、発光部材102と導光部123の突き合わせ部分は水が浸入しないように密封されている。
以上の様に、発光部材102を等間隔で配置することで、潜水士202の深度を視覚的に把握することが可能となる。
さらに本実施の形態の場合、発光部材102は、比較的長尺の連結部材104を介してレーザー光源203に接続されている。
これによれば、潜水士202の近傍までレーザー光を効率よく導光することができ、潜水士202の近傍に配置された発光部材102を比較的強く発光させることが可能となる。
<色模様>
また本実施の形態の場合、図7に示す様に、所定の間隔で基体101に配置された複数の発光部材102のうち、第一発光部材群111は、第一光を発光し、第二発光部材群112は、第一光とは異なる第二光を発光するものとなっている。具体的には、第一発光部材群111に属する発光部材102の第一発光部124に含まれる蛍光体の種類、組み合わせ、または、割合と、第二発光部材群112に属する発光部材102の第一発光部124に含まれる蛍光体の種類、組み合わせ、または、割合とを異なるものとすることで、同じレーザー光に基づいて異なる色の発光を実現している。
これによれば、基体101の全体において発光部材102が発光する色の違いによって模様が現れるため、基体101の状態、例えば、基体101が異常に曲がりくねっていないかなどを一瞥で視認させることが可能となる。また、潜水士202が自己の位置(深度)を把握する際に役立てることができる。
[効果]
以上の発光装置100によれば、呼吸ガスを供給するためのホースである基体101の周囲を螺旋状に光らせることができ、光の届かないような深海においても、基体101の存在を容易に看取することができる。
また、電気(電流)を用いることなく発光部材102を発光させることができるため、水中において使用する場合でも短絡などにより発光が消えることがなく、高い信頼性を確保することが可能となる。
また、基体101の曲がりなどに追随して発光部材102も曲がるため、つまり、基体101の形状変化に線状に発光する部分が追随するため、基体101の状態(形状)を容易に看取することができ、基体101に無理な応力が発生していないかなどを容易に判断することが可能となる。
また、電気的な接点などに発生する錆などを気にする必要がないため、メンテナンス性を向上させることが可能となる。
(実施の形態2)
続いて、発光装置100の他の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、前記実施の形態1と同様の作用や機能、同様の機能や形状や機構や構造を有するもの(部分)には同じ符号を付して説明を省略する場合がある。また、以下では実施の形態1と異なる点を中心に説明し、同じ内容については説明を省略する場合がある。
図8は、本実施の形態にかかる発光装置の一部を示す断面斜視図である。
同図に示す様に発光装置100は、複数本の繊維状の基体101と発光部材102とが撚り合わすことにより形成されている。
本実施の形態の場合、基体101は、発光部材102の全周を覆うように配置されており、発光部材102を保護している。また、基体101は、発光部材102の放射する光透過することができる素材、例えば樹脂などで形成された繊維である。基体101は、細い繊維を撚り合わせて発光部材102と同様の径を備えた糸を形成し、図8に示すように、当該糸を発光部材102と共に撚り合わすことによって基体101に発光部材102を取り付けている。
なお、繊維状の基体101と発光部材102とを編み合わせることにより、ロープ状の発光装置100を形成してもかまわない。
これにより、発光部材102の外周を繊維状の基体101で覆うことで保護しつつ、発光装置100全体を発光させることができるため、通常時には発光装置100をコンパクトにまとめて収納しておき、災害時などの状況において発光装置100を展開して使用することなどが可能となる。例えば、図9に示す様に、夜間においてヘリコプター300の臨時着陸用スペースを示すための目印をロープ状の発光装置100で形成することが可能となる。
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。
例えば、ロープ状の発光装置100を網状に編んでもかまわない。これにより、全体、または、一部が発光する網を提供することが可能となる。
また、図10に示す様に、網状に形成された基体101に、発光部材102を縫うように取り付けてもかまわない。
このように、網状の部材の一部、または、全部が発光装置100によって発光することにより、漁網として使用した場合には、集魚効果を高めることができ、柵などとして使用した場合には、特定の動物の忌避効果を高めることなどができる。
また、図11に示す様に、発光部材102は、取付具107により基体101に取り付けられるものでもよい。この場合、取付具107と発光部材102との間、または、取付具107と基体101との間を摺動可能とすることで、基体101の形状が変化した場合でも、発光部材102は、歪むことなく基体101の形状変化に柔軟に追随することが可能となる。また、取付具107が発光部材102からの光を導光する導光性能を有している場合、発光部材102が放射した光により、取付具107全体から光を放射することができるため、発光部材102が基体101に隠れて見えないような位置からでも基体101を光により視認することが可能となる。
また、図12に示す様に、基体101は、全体が透明、または、一部に透明な透明部を備えており、発光部材102は、透明部に刺し通された状態で基体101に取り付けられてもかまわない。ここで、透明とは、発光部材102が放射した光に対して高透過であることを意味している。
これによれば、いずれの方向からも基体101を発光部材102に基づく光により視認することが可能となる。
また、発光装置100が放射する光の色は、特に限定されるものではなく、例えば霧の中で用いられることが想定される発光装置100の場合、黄色を強く発光するものであってもよい。
100 発光装置
101 基体
102 発光部材
103 照明装置
104 連結部材
106 反射部材
107 取付具
111 第一発光部材群
112 第二発光部材群
123 導光部
124 第一発光部
126 漏洩手段
132 第二発光部

Claims (11)

  1. フレキシブルに形態が変化する基体と、
    レーザー光を導光する導光部と、前記導光部に導光されるレーザー光の一部を導光方向と交差する方向に漏出させる漏洩手段と、導光方向に沿って延在し前記漏洩手段により漏洩したレーザー光に基づき発光する第一発光部とを有する発光部材であって、前記基体に取り付けられ、前記基体の形態の変化に追随してフレキシブルに形態が変化する発光部材と
    を備える発光装置。
  2. 前記基体は、棒状であり、
    前記発光部材は、前記基体の外周面に螺旋状に巻き付いた状態で取り付けられる
    請求項1に記載の発光装置。
  3. 前記基体は、流体を供給するホースである
    請求項1または請求項2に記載の発光装置。
  4. 複数の前記発光部材が前記基体に所定の間隔で取り付けられ、
    前記発光部材の前記導光部を連結する、フレキシブルに形態が変化する連結部材をさらに備える
    請求項1〜3のいずれか一項に記載の発光装置。
  5. 複数の前記発光部材のうち第一発光部材群は、第一光を発光し、第二発光部材群は、前記第一光とは異なる第二光を発光する
    請求項4に記載の発光装置。
  6. 前記基体と前記発光部材との間に配置され前記発光部材から放射された光を反射する反射部材をさらに備える
    請求項1〜5のいずれか一項に記載の発光装置。
  7. 前記発光部材が発光する光を導光する導光性能を有し、前記発光部材を前記基体に取り付ける取付具をさらに備える
    請求項1〜6のいずれか一項に記載の発光装置。
  8. 前記基体は、透明な透明部を備えており、
    前記発光部材は、刺し通された状態で前記基体に取り付けられる
    請求項1に記載の発光装置。
  9. 前記基体は、繊維状の部材であり、
    前記発光部材は、撚る、または、編まれた状態で前記基体に取り付けられる
    請求項1に記載の発光装置。
  10. 前記基体は、網状に形成される、
    請求項1に記載の発光装置。
  11. 前記導光部の端部から放射されるレーザー光に基づき発光する第二発光部を有する照明装置をさらに備える
    請求項1〜10のいずれか一項に記載の発光装置。
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