JP2532234Y2 - Light source unit - Google Patents

Light source unit

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JP2532234Y2
JP2532234Y2 JP1987169976U JP16997687U JP2532234Y2 JP 2532234 Y2 JP2532234 Y2 JP 2532234Y2 JP 1987169976 U JP1987169976 U JP 1987169976U JP 16997687 U JP16997687 U JP 16997687U JP 2532234 Y2 JP2532234 Y2 JP 2532234Y2
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JP
Japan
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light
angle
light source
source unit
reflecting mirror
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尋 須藤
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フィリップスライティング株式会社
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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、光伝送ロッドに対して集光効率を向上させ
た光源ユニットに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a light source unit having improved light collection efficiency with respect to an optical transmission rod.

〔考案の背景〕[Background of the invention]

石英ガラスロッド、光学ガラスロッド、シリコーン樹
脂ロッド、アクリル樹脂ロッド等よりなる光伝送用ロッ
ドを用いた光源ユニットが提案されている(特開昭62-1
42465号参照)。ここには、特に、イメージスキャナ
ー、オプティカル・プリンタ、モノクロ複写機、カラー
複写機、ファクシミリ等の事務機器用の光源として好適
な光源ユニットが開示されている。この光源ユニットに
おいて使用される上記光伝送用ロッドには、高屈折率の
微粉体からなる反射縞が該ロッドの外周面上長手方向に
直接細縞状に付着され、ランプから該ロッドへ入射した
光束が、該ロッドにおける光の伝達方向と直角をなして
該ロッド外に出射し、出射光の光量レベルが大きく、光
量ムラ及び偏りのない均一な線状光であって、出射ビー
ム角が小さい平行光線に近い光束となって照射されるよ
うになっている。
A light source unit using an optical transmission rod made of a quartz glass rod, an optical glass rod, a silicone resin rod, an acrylic resin rod, or the like has been proposed (JP-A-62-1).
42465). Here, a light source unit suitable as a light source for office equipment such as an image scanner, an optical printer, a monochrome copying machine, a color copying machine, and a facsimile is disclosed. On the rod for light transmission used in this light source unit, a reflection fringe made of fine powder having a high refractive index was attached in the form of fine stripes directly in the longitudinal direction on the outer peripheral surface of the rod, and was incident on the rod from a lamp. The light beam is emitted outside the rod at a right angle to the light transmission direction of the rod, the light amount level of the emitted light is large, the light amount is uniform, linear light without unevenness and bias, and the emission beam angle is small. The light is emitted as a light flux close to a parallel light beam.

上記の光源ユニットにおいては、従来より一般に、反
射鏡を用い、光源より出射された光を、反射鏡によって
効率よく光伝送用ロッドの端面に入射するように構成し
ている。このため、光伝送用ロッドを利用した光源ユニ
ットの光源として反射鏡を使用する場合、如何に集光効
率を向上させるかが、重要な課題となっていた。
In the light source unit described above, a reflector is generally used so that light emitted from the light source is efficiently incident on the end face of the light transmission rod by the reflector. Therefore, when a reflecting mirror is used as a light source of a light source unit using a light transmission rod, how to improve the light collection efficiency has been an important issue.

〔考案が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

光源から発した光を反射鏡によって、比較的短焦点に
ビームを絞り込む用い方としては、プロジェクターをは
じめとする投影用または一般照射用としての広角フラッ
ドライティングが主なものとしてあげられる。このよう
な場合においては、ビームの集光効率を向上することは
必要条件ではあるが、出射配光が均一であって、かつフ
ィラメントリードの影が投写されない様にしなければな
らないため、反射鏡を、いわゆるマルチ構成(マルチミ
ラー)にしたりスティップルにしたりするなどの拡散性
を加味した妥協設計として全体的特性のバランスを取ら
ざるを得なかった。従って、集光効率の点では、必ずし
も十分なものではなく、光伝送用ロッドに出射光束を投
入するには、好適な設計ではないため、集光効率の良好
な光源ユニットの案出が望まれていた。
As a method of narrowing a beam emitted from a light source to a relatively short focal point by a reflecting mirror, a wide-angle floodlighting for projection or general irradiation such as a projector is mainly used. In such a case, it is a necessary condition to improve the light collection efficiency of the beam, but since the emitted light distribution must be uniform and the shadow of the filament lead must not be projected, a reflecting mirror must be used. In other words, the overall characteristics must be balanced as a compromise design that takes into account diffusibility such as so-called multi-configuration (multi-mirror) or stippling. Therefore, in terms of light-collecting efficiency, the light-collecting efficiency is not always sufficient, and it is not a suitable design for inputting the emitted light beam to the optical transmission rod. I was

〔問題点を解決するための手段及び作用〕[Means and actions for solving the problems]

本考案は上記に鑑みてなされたものであり、集光効率
を向上させて光伝送用ロッドへ光束を効率良く入射させ
るため、集光角を広角にするとともに、光伝送用ロッド
への出射ビーム集束角が光伝送用ロッド入射面でフレネ
ル反射による損失を増大しない範囲にした反射鏡を配設
した光源ユニットを提供するものである。
The present invention has been made in view of the above, and in order to improve the light-collecting efficiency and efficiently input a light beam to the optical transmission rod, the light-condensing angle is widened, and the output beam to the optical transmission rod is increased. An object of the present invention is to provide a light source unit provided with a reflecting mirror in which a convergence angle is in a range that does not increase loss due to Fresnel reflection on an incident surface of a light transmission rod.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面に基づいて本考案による光源ユニットを詳
細に説明する。
Hereinafter, the light source unit according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は、本考案による一実施例を示し、電球1は、
タングステンフィラメント2が、例えば耐熱ガラスによ
り構成された反射鏡3の第1焦点に位置するように配設
されている。反射鏡3は、鏡面コーティングされた回転
楕円の形状を有し、フィラメント2によって発生された
光を反射させて、2次焦点Fに反射光を集光させること
により、電球1の前方に位置する光伝送用ロッド4に光
を入射するようになされている。なお、電球1の内部構
造は、一般に知られているものと同様な構成を有してい
る。
FIG. 1 shows an embodiment according to the present invention.
A tungsten filament 2 is provided so as to be located at a first focal point of a reflecting mirror 3 made of, for example, heat-resistant glass. The reflecting mirror 3 has a spheroidal shape coated with a mirror surface, and is located in front of the electric bulb 1 by reflecting light generated by the filament 2 and condensing the reflected light at a secondary focus F. Light is incident on the light transmission rod 4. The internal structure of the light bulb 1 has the same configuration as that generally known.

反射鏡3は、中央部が後方に円筒状に突出する取付部
3aを有し、この取付部3aに電球1の根元部1aを挿入した
状態でセメント5によって両者を一体に固着している。
The reflecting mirror 3 has a mounting part whose central part projects rearward in a cylindrical shape.
3a, and the two are integrally fixed by cement 5 in a state where the base 1a of the electric bulb 1 is inserted into the mounting portion 3a.

また、反射鏡3は集光角(回転楕円体の分割体である
反射鏡3の開口と、ランプ1の光源2(焦点)とから形
成される円錐の、頂部がなす外角を示す値)2φを広角
(少なくとも265deg.以上)とし、光伝送用ロッド4へ
の出射ビーム集束角2θが光伝送用ロッド4入射面でフ
レネル反射による損失を増大せしめない範囲(60deg.近
傍)となるように、短焦点楕円の曲率、形状が設定され
ている。ここで、集束角2θは上述の60deg.近傍の値に
おいてフレネル反射が最小となるため好ましいが、実際
の使用にあたっては、65deg.程度よりも小さな集束角2
θであれば特に問題は無い。
The reflecting mirror 3 has a condensing angle (a value indicating the outer angle formed by the top of a cone formed by the opening of the reflecting mirror 3 which is a divided spheroid and the light source 2 (focal point) of the lamp 1). Is set to a wide angle (at least 265 deg. Or more), and the convergence angle 2θ of the output beam to the optical transmission rod 4 is in a range (near 60 deg.) In which the loss due to Fresnel reflection at the incident surface of the optical transmission rod 4 is not increased. The curvature and shape of the short focus ellipse are set. Here, the convergence angle 2θ is preferable because the Fresnel reflection is minimized at the above-mentioned value near 60 °. However, in actual use, the convergence angle 2θ is smaller than about 65 °.
If it is θ, there is no particular problem.

一方、反射鏡開口径dに対する奥行hとの比(奥行
比)を0.65以上に設定し、奥行を深いものとしている。
On the other hand, the ratio (depth ratio) of the depth h to the aperture diameter d of the reflecting mirror is set to 0.65 or more to make the depth deep.

ここで、これら集光角2φ、集束角2θ及び奥行比h/
dの臨界値がどのように規定されたかについて述べたい
と思う。先ず、集光角2φに関し、該集光角2φが増大
する場合、これにほぼ比例して出射ビーム光の集光効率
も増大するという事実がある。すなわち、集光角2φは
可能な限り大きいことが望まれる。一方、集束角2θに
関し、前述のように光伝送用ロッド4への出射ビームの
該ロッド入射面でのフレネル反射による損失を増大させ
ない範囲、すなわち65deg.以下が望ましいという事実が
ある。ここで注意されたいのは、集光角2φが増大され
る場合、これに伴って集束角2θも増大されてしまうと
いう事実である。すなわち、単純に集光角2φを広角に
してしまうと、集束角2θはフレネル反射による損失を
無視できないほど大きくなってしまう事実がある。逆
に、集光角2φが減少される場合、これに伴って集束角
2θは減少され特にフレネル反射に関する問題は生じな
いが、集光効率が減少する問題が生じる。また、奥行比
h/dに関し、ある程度大きくしなければ、例えば、電球
1のチップ部1bが反射鏡3の開口部より突出してしまう
という問題が生じる。しかし、奥行比h/dを大きくする
と言うことは、これに伴い集光角2φも増大するという
ことであり、ここでも上述の集束角2θのフレネル反射
に関する問題が生じてしまう。逆に、奥行比h/dを小さ
くする場合には、やはり、これに伴って集束角2θは減
少され特にフレネル反射に関する問題は生じないが、集
光効率が減少する問題が生じる。さらに、現在の製造技
術の限界がある。これは、反射鏡表面へのコーティング
の蒸着処理の限界であり、現状では集光角2φが大きす
ぎる場合にはそのコーティングの蒸着をムラなく行うこ
とが困難であるという事実がある。しかし、製造限界を
考慮し、集光角2φをただ減少させてしまっては、集束
角2θに関しては特に問題ないが、集光効率が減少する
だけでなく、奥行比h/dが減少し、例えば、ある時点に
おいて上述のような電球チップ部の突出の問題が生じる
ことになる。これらの点から、フレネル反射を考慮する
ために集束角2θを65deg.以下に保ちつつ、反射鏡表面
にムラなくコーティングを蒸着させるための製造技術の
限界を考慮に入れ、集光効率が可能な限り大きくなるよ
うに集光角2φを広角にし、上述の問題等を回避するた
めに奥行比h/dを大きくした結果得られた値が前述の臨
界値である。すなわち、反射鏡2の集光角2φを265de
g.以上とし、奥行比h/dを0.65以上として、光伝送用ロ
ッドへの出射ビーム集束角2θを65deg.以下としたので
ある。
Here, the converging angle 2φ, the convergence angle 2θ, and the depth ratio h /
I would like to mention how the critical value of d was specified. First, with respect to the converging angle 2φ, there is a fact that, when the converging angle 2φ increases, the condensing efficiency of the outgoing beam light also increases almost in proportion thereto. That is, it is desired that the converging angle 2φ is as large as possible. On the other hand, regarding the convergence angle 2θ, there is a fact that, as described above, a range in which the loss due to Fresnel reflection of the beam emitted to the optical transmission rod 4 at the rod incident surface is not increased, that is, 65 ° or less is desirable. It should be noted here that when the converging angle 2φ is increased, the convergence angle 2θ is also increased accordingly. That is, if the condensing angle 2φ is simply widened, there is a fact that the convergence angle 2θ becomes so large that the loss due to Fresnel reflection cannot be ignored. Conversely, when the condensing angle 2φ is reduced, the converging angle 2θ is reduced accordingly, and there is no problem in particular regarding Fresnel reflection, but there is a problem in that the condensing efficiency is reduced. Also, the depth ratio
If h / d is not increased to some extent, for example, there is a problem that the tip 1b of the bulb 1 projects from the opening of the reflecting mirror 3. However, increasing the depth ratio h / d means that the condensing angle 2φ also increases, which also causes the above-described problem regarding the Fresnel reflection at the convergence angle 2θ. Conversely, when the depth ratio h / d is reduced, the convergence angle 2θ is also reduced accordingly, and there is no problem particularly with respect to Fresnel reflection, but there is a problem that the light collection efficiency is reduced. In addition, there are limitations of current manufacturing technology. This is the limit of the process of depositing the coating on the surface of the reflecting mirror. At present, it is difficult to deposit the coating evenly when the converging angle 2φ is too large. However, considering the manufacturing limit and simply reducing the light collection angle 2φ, there is no particular problem regarding the convergence angle 2θ, but not only does the light collection efficiency decrease, but also the depth ratio h / d decreases. For example, at a certain point, the above-described problem of the protrusion of the light bulb chip portion occurs. From these points, it is possible to increase the light-collecting efficiency by taking into account the limitations of the manufacturing technology for uniformly depositing the coating on the reflector surface while keeping the convergence angle 2θ at 65 ° or less in order to consider Fresnel reflection. The value obtained as a result of increasing the converging angle 2φ so as to be as large as possible and increasing the depth ratio h / d in order to avoid the above-described problems and the like is the above-described critical value. That is, the focusing angle 2φ of the reflecting mirror 2 is set to 265de.
g. or more, the depth ratio h / d is 0.65 or more, and the convergence angle 2θ of the output beam to the optical transmission rod is 65 deg. or less.

なお、第2図において、WDはワーキングディスタンス
を示し、αはフィラメントエリアによるビームの広がり
角を示す。
In FIG. 2, WD indicates the working distance, and α indicates the spread angle of the beam due to the filament area.

以上の構成において、フィラメント2において発生し
た光は、直接に前方に照射される出射光となるととも
に、反射鏡3によって前方に反射される出射光となる。
これらの出射光は、反射鏡3の集光角2φ及び出射ビー
ム集束角2θが前述のように設定されているため、集光
角の増大にほぼ比例して出射ビーム光の集光効率を向上
することができる。また、奥行比が0.65以上であるの
で、反射鏡3と組合わせる電球1のチップ部1bの仕上が
り寸法の長短にかかわらず、電球1のチップ部1bが反射
鏡3の開口部より突出することがない。このため、反射
鏡3の開口部に近接して、凸面集光レンズ、防爆カバ
ー、フィルター及びその他の光学部材を配設する等し
て、光学系全体を極めて効率良くかつ容易に構成するこ
とができる。
In the above configuration, the light generated in the filament 2 becomes the emitted light directly radiated forward, and the emitted light reflected forward by the reflecting mirror 3.
For these emitted lights, the converging angle 2φ of the reflecting mirror 3 and the converging angle 2θ of the outgoing beam are set as described above, so that the converging efficiency of the outgoing beam light is improved almost in proportion to the increase of the converging angle. can do. Further, since the depth ratio is 0.65 or more, the tip 1b of the bulb 1 may protrude from the opening of the reflector 3 regardless of the finished dimension of the tip 1b of the bulb 1 combined with the reflector 3. Absent. Therefore, the entire optical system can be configured extremely efficiently and easily by disposing a convex condensing lens, an explosion-proof cover, a filter, and other optical members near the opening of the reflecting mirror 3. it can.

なお、図示はしないが、反射鏡3に熱線透過多層膜コ
ーティングを施した実施例においては、集光角が広角に
なるにつれて反射光3の面積が増大するため、電球1か
ら反射鏡3後方へ透過する熱線の量が増大するので、電
球1から光伝送用ロッド4へ向かう出射ビームの熱線が
減少する。このため、熱対策の面でも極めて有利なもの
が得られる。
Although not shown, in the embodiment in which the reflective mirror 3 is coated with a heat ray transmitting multilayer film, the area of the reflected light 3 increases as the condensing angle becomes wider, so that the area from the bulb 1 to the rear of the reflective mirror 3 is increased. Since the amount of transmitted heat rays increases, the number of heat rays emitted from the bulb 1 toward the light transmission rod 4 decreases. For this reason, a very advantageous thing can be obtained also in terms of heat measures.

なお、出願人において実験したところ、本考案によれ
ば、集光強度比で従来の光源ユニットより約15%の向上
が得られた。
According to an experiment conducted by the applicant, according to the present invention, an improvement of about 15% in the light-collecting intensity ratio over the conventional light source unit was obtained.

〔考案の効果〕[Effect of the invention]

以上説明した通り、本考案の光源ユニットによれば、
反射鏡の集光角を広角にするとともに、光伝送用ロッド
への出射ビーム集束角が光伝送用ロッド入射面でフレネ
ル反射による損失を増大しない範囲にしたため、出射ビ
ームの集光効率を向上させて、光伝送用ロッドへ光束を
効率よく入射することができる。
As described above, according to the light source unit of the present invention,
The focusing angle of the reflector is widened, and the convergence angle of the output beam to the optical transmission rod is within the range that does not increase the loss due to Fresnel reflection at the entrance surface of the optical transmission rod. Thus, the light beam can be efficiently incident on the optical transmission rod.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

図面は本考案の一実施例を示し、第1図は概略構成説明
図、第2図は反射鏡部分の説明図である。 符号の説明 1……電球、1a……根元部 1b……チップ部、2……フィラメント 3……反射鏡、3a……取付部 4……光伝送用ロッド、5……セメント F……2次焦点、2φ……集光角 2θ……出射ビーム集束角、d……開口径 h……反射鏡奥行 WD……ワーキングディスタンス α……フィラメントエリアによるビームの広がり角
The drawings show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is an explanatory diagram of a schematic configuration, and FIG. 2 is an explanatory diagram of a reflecting mirror portion. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Bulb, 1a... Root 1b... Tip 2... Filament 3... Reflecting mirror 3a... Mounting 4... Light transmission rod 5... Cement F. Next focus, 2φ: Focusing angle 2θ: Outgoing beam convergence angle, d: Opening diameter h: Reflector depth WD: Working distance α: Beam divergence angle due to filament area

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】(57) [Scope of request for utility model registration] 【請求項1】回転楕円形の反射鏡を有し、光伝送用ロッ
ドに対する出射ビームを発生させる光源ユニットにおい
て、 前記反射鏡の集光角を265°以上にするとともに、奥行
比を0.65以上とし、かつ光伝送用ロッドへの出射ビーム
集束角を65°以下としたことを特徴とする光源ユニッ
ト。
1. A light source unit having a spheroidal reflecting mirror and generating an outgoing beam to an optical transmission rod, wherein the converging angle of the reflecting mirror is 265 ° or more and the depth ratio is 0.65 or more. A light source unit, wherein the convergence angle of an output beam to a light transmission rod is 65 ° or less.
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