JP3928273B2 - Mechanism and method for holding a truncated pyramid light guide - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光を均一化するライトガイドの保持機構に関する。さらに詳しくは、角錐台形状のライトガイドの保持機構に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、プロジェクタの照明ユニットにおいては光源からの光をDMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス)上に均一に照射する必要があるが、このような場合にインテグラルロッドと呼ばれる角柱状のライトガイドが使用されている。
【0003】
すなわち、一般に点光源からの光は、反射傘や集光レンズ群によってスポット的に集光したとしても、そのスポット内において光の照度分布が生じ、均一とはならない。そこで、光源からの光をその照度を均一化して照射面に照射するために、図1に示したような角柱状のライトガイド1が使用されてきた。すなわち、ライトガイド1の一端面1aから入射した光はライトガイド内で全反射を繰り返すことによって照度が均一化され、他端面1bから照射される。
【0004】
図1から分かるように、ライトガイド内に光を導入する端面1aは、光源からの光をより多く効率的に導入するためにその面積を大きくすることが好ましい。このような考えから、図2に示したような、一方の端面の面積を大きくした角錐台形状のライトガイド2が知られている。
【0005】
角錐台形状のライトガイド2を光路内に保持する方法としては、図3に示したように、斜面上に載せたライトガイド2を上方から斜面上に押圧する(矢印A)とともに、光軸方向へのズレを斜面上に設けたストッパ3によって規制することが行われている。しかしながら図3のような固定方法では、ライトガイド2が熱膨張した場合、矢印Bで示したようにライトガイドの軸心2Aが僅かではあるが上方に移動し、照射面に対する光の照射精度が低下するという問題がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明が解決すべき技術的課題は、角錐台形状のライトガイドを保持する機構であって、当該ライトガイドが熱膨張した場合であっても、その軸心の移動を招くことのない保持機構および保持方法を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段・作用・効果】
本発明は、上記課題を有効に解決するために創案されたものであり、「面積の大きい第1端面と面積の小さい第2端面とを有する角錐台形ライトガイド」を、当該ライトガイドが熱変形した場合でもその軸心および第1端面が移動しないように保持するものである。ここでいう面積の大小は、相対的なものであり、第1端面が第2端面よりも相対的に大面積であることを意味する。したがって、そのようなライトガイドは、必然的に錐の形状をなす。また、ライトガイドは角錐台形状であるから、第1端面および第2端面の形状は、当然に多角形である。なお、第1端面の形状は正多角形であることが好ましい。
【0008】
本発明においては、「第1端面を支持壁表面に当接させたライトガイドの第2端面を、支持壁側に向かって弾性的に付勢する」とともに、「ライトガイドを光軸回りにも弾性的に回転付勢して、第1端面の角部を、その外周側に設けられ当該第1端面と相似かつやや大寸の枠壁に対して回転圧接する」ことにより、ライトガイドが保持される。本発明によって、以下の特徴を備えたライトガイド保持機構が提供される。
【0009】
本発明のライトガイド保持機構は、「面積の大きい第1端面と面積の小さい第2端面とを有する角錐台形ライトガイド」を「第1端面を支持する第1端面支持壁」と「当該支持壁に対して相対回転不可で第2端面を支持壁側へと弾性的に付勢する第2端面支持部材」とで挟持する。第1端面支持壁は、「第1端面への入射光を通す開口の周辺に設られ第1端面に当接する当接面」と「その外周側に設けられ第1端面と相似かつやや大寸の枠壁」とを備える。第2端面支持部材は、「第2端面からの出射光を通す開口」を備え、当該開口の周縁部を当該第2端面の周縁部に当接させた状態で第2端面上に圧接されている。さらに第2端面支持部材には、「角錐台形ライトガイドの第1端面と第2端面との間の軸方向所定位置における軸直角断面形状に適合してライトガイドを保持する開口を備えた中間リング部材」がコイルスプリングを介して連結されている。そして、ライトガイドと係合した中間リング部材がコイルスプリングの周方向の付勢力によりライトガイドを光軸回りに回転させて第1端面の角部を枠壁に回転圧接させ、これによりライトガイドを保持する。
【0010】
上記構成のライトガイド保持機構によれば、ライトガイドの光軸位置を変位させることなく、径方向および長さ方向の熱膨張を以下のようにして吸収できる。
【0011】
(1)径方向の熱膨張
ライトガイドは、その第1端面と相似形状であってやや大寸の枠壁に対して第1端面の角部を回転圧接させることによって弾性的に保持されている。この回転圧接は、コイルスプリングによって周方向に付勢されるとともにライトガイドを保持する中間リング部材を用いて行われる。枠壁の断面形状が第1端面と相似であるため、ライトガイドが径方向に伸縮した場合、第1端面角部の枠壁上への当接位置が変化することにより、ライトガイドはその光軸を中心として自転することとなる。この熱伸縮に起因するライトガイドの変位は光軸を中心とした回動だけであり、光軸自体の位置は変化しない。また、ライトガイドが自転するとき、これに係合している中間リング部材も一体的に回転して、ライトガイドの自転を吸収する。勿論、自転後においてもスプリングによる弾性力が有効に作用し、これによってライトガイドが枠壁に対して回転圧接される。中間リング部材がその中心をライトガイドの光軸に一致させた状態で回転するのをガイドするガイド壁をさらに設けることが好ましい。
【0012】
(2)長さ方向(光軸方向)の熱膨張
ライトガイドは、その第1端面を支持壁表面に当接させた状態で、第2端面支持部材によって支持壁側に向かって弾性的に付勢される。したがって、ライトガイドが長さ方向に伸縮した場合、それに応じて第2端面支持部材が移動することによって当該伸縮を吸収する。勿論、伸縮後においても第2端面支持部材による弾性力が有効に作用し、これによってライトガイドが保持される。当然ではあるが、ライトガイドの光軸位置は、長さ方向への伸縮によっては変化しない。
【0013】
本発明においては、上記第2端面支持部材および中間リング部材にそれぞれ小孔を設け、コイルスプリングの両端を光軸方向に折り曲げてなる各折曲げ端部をそれぞれ小孔に通すことにより、第2端面支持部材および中間リング部材をコイルスプリングに連結することが好ましい。その場合さらに、第2端面支持部材の小孔に通されたコイルスプリングの折曲げ端部を当該支持部材を貫通して突出させ、当該突出端と係合するロック部材によって第2端面支持部材の第1端面支持壁に対する相対回転を禁止することが好ましい。
【0014】
ライトガイド内においては全反射を繰り返しながら光が進行するが、一般的に、ライトガイドとその保持部材との接触部において光の一部が外に逃げて伝達効率が低下する。したがって、ライトガイドと係合する中間リング部材とライトガイドとの接触面積も当然に小さい方が好ましい。すなわち、中間リング部材はその開口内に角錐台形状のライトガイドを挿通させることによって当該ライトガイドを保持するのであるが、この開口の周縁に切欠きを設けて、当該開口周縁とライトガイドとの接触面積を低減することが好ましい。同様の観点から、開口周縁とライトガイドとは面接触ではなく線接触することが好ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。図4は、本発明の一実施形態に係る保持機構を示す概略分解図である。また、この保持機構の組立完了後における状態を図5に示している。
【0016】
ライトガイド2は、図2に示したのと同じものであって、相対的に大面積の第1端面2aと、小面積の第2端面2bと、を有する角錐台形状をなしている。この例においては、第1端面2aは正方形で、第2端面2bは長方形の形状にしている。以下に説明するように、ライトガイド2が本発明の保持機構により、熱変形した場合でもその軸心および第1端面が変位しないように保持される。
【0017】
ライトガイド2は、一端が開口した有底の外筒10内に収容される。外筒10は、円筒状の周壁11と底壁12とを備えており、開口端の周縁にフランジ16が形成されている。底壁12は、ライトガイドの第1端面2aを支持する支持壁として機能する。支持壁12は、図4からも分かるように、中央に正方形の凹部13を備えており、さらにその内側に円形の開口14を備えている。
【0018】
保持機構の組立後においては、図5に示したように、円板状の支持板40がライトガイド2の第2端面2bを支持壁12側へ向けて押圧している。すなわち、ライトガイド2は、支持壁12と支持板40との間に弾性的に挟持されている。なお、支持板40は、ライトガイドの第2端面2bよりもやや小さい長方形の開口41を備えており、当該開口41の周縁部を第2端面2bに当接させた状態で板バネ50によって圧接されている。図5においては、支持板40の開口41内に第2端面2bの中央部が見えている。
【0019】
支持板40を第2端面2b上に圧接させる弾性力は、板バネ50によって与えられる。板バネ50は、不図示のビス等を用いて外筒10のフランジ16に固定されており、内側に向かって突出する4枚の係止片51を備えている。この4枚の係止片51が支持板40の周縁部に当接することによって、当該支持板40をライトガイドの第2端面2b上に圧接している。なお、板バネ50は、後述のロック部材60を逃げるためにリング状の部材の一部を切除してなるC字形の部材とされている(図5参照)。
【0020】
ライトガイド2は、その第1端面2aを支持壁12上の凹部13内に係合させて保持される。凹部13は、ライトガイドの第1端面2aと相似形状でかつやや大寸とされた正方形の枠壁13aで構成されている。枠壁13aの内側に形成された開口12は、ライトガイドの第1端面2aへの入射光を通すために設けられたものであり、第1端面2aがそこを通過できないように寸法設定される。枠壁13aが正方形であって、その内側の開口14が円形であるが故に、枠壁13aと開口14との間には4つの当接面15が存在することとなる。したがって、凹部13内にライトガイドの第1端面2aを嵌め合わせるとともにライトガイド2を支持壁12側へ向けて押圧すると、第1端面2aの4隅が当接面15に圧接する。この圧接は、既に説明したように支持板40によって行われる。
【0021】
ライトガイド2が熱膨張して軸方向に伸縮した場合、4枚の係止片51が弾性変形することによって支持板40が軸方向に移動し、その結果、ライトガイド2の伸縮が吸収される。このとき、枠壁13aと開口14との間に形成される4つの当接面15に当接した第1端面2aは、その位置を変えない。第2端面2bの位置が変位することにより、ライトガイド2の伸縮が吸収される。当然ではあるが、ライトガイド2の光軸位置は、長さ方向への伸縮によっては変化しない。
【0022】
ここまでは、本発明の保持機構がライトガイド2を光軸方向に保持する機構について説明した。続いて、ライトガイド2を径方向に保持する機構について説明する。
【0023】
支持板40には、コイルスプリング30を介して中間リング20が連結されている。中間リング20および支持板40には、小孔21および42がそれぞれ形成されている。そして、コイルスプリング30は、その両端を光軸方向に折り曲げて構成した各折曲げ端部31、32をそれぞれ小孔21、42に挿通させることによって、中間リング20および支持板40と連結されている。後述するように、この保持機構の組立完了後においては支持板40は外筒10に対して相対回転不可に固定されることになるので、該支持板40にコイルスプリング30を介して連結された中間リング20は、ライトガイド2をその光軸回りに回転付勢することとなる。
【0024】
図6は、中間リング20を拡大して示す平面図である。開口23は、ライトガイド2を中間リング20自身に対して相対回転不可に保持するために設けられたものである。すなわち、開口23は、図6に破線で示した長方形の基本的形状23’に対して、その4隅に円形の切欠き23aを設けて構成されている。
【0025】
基本的形状23’が長方形であるのは、ライトガイド2を相対回転不可に保持するためである。すなわち、第1端面2aが正方形で第2端面2bが長方形である角錐台形ライトガイド2は両端面2a、2b間の軸方向所定位置における軸直角断面形状が長方形となっているので、開口23の形状も、基本的にはその長方形形状にフィットする(適合する)長方形形状とし、これにより、ライトガイド2を中間リング20に対して相対回転不可に保持している。
【0026】
基本的形状23’に対して切欠き23aを追加しているのは、ライトガイド2が相対回転不可に保持されるのを妨げることなく、中間リング20とライトガイド2との接触面積をできるだけ小さくするためである。すなわち、ライトガイド2内においては全反射を繰り返しながら光が進行するが、ライトガイド2と中間リング20との接触部において光の一部が外に逃げて伝達効率が低下してしまう。切欠き23aは、これを避けるために設けられたものである。
【0027】
したがって、図6に示した切欠き23aだけに限らず、ライトガイド2を開口23によって相対回転不可に保持できる範囲において、なるべく多くの切欠きを設けることが好ましい。一方、図7はライトガイド2と中間リング20との接触部を拡大して示す軸方向断面図であるが、上記と同様の観点から、中間リング20の開口23の周縁とライトガイド2とは、面接触ではなく線接触することが好ましい。なお、図7においては、線接触の様子を分かり易くするために、中間リング20を実際よりも厚く描いている。
【0028】
既に説明したように、凹部13を構成する枠壁13aは、第1端面2aと相似形状であってやや大寸の正方形とされている。つまり、ライトガイドの第1端面2aは、凹部13内に僅かのガタをもって嵌め合わせられており、自身の光軸を中心として僅かに回転(自転)することができる。一方、ライトガイド2全体が中間リング20によって回転付勢されているため、第1端面2aは、凹部13内で回転し、その4隅の角部2a’を枠壁13aの表面に圧接させることとなる。図8および9は、これを説明する概略図であって、図4において支持壁12を矢印B方向から見た図である。したがって、図4中における矢印A方向と図8、9中における矢印A方向とは同一方向を示すこととなる。なお、図8および9においては、開口14の図示は省略している。図8はライトガイド2の第1端面2aが枠壁13aに対して圧接される前の状態を、図9は圧接後の状態を、それぞれ示している。
【0029】
図4および5に例示した保持機構においては、中間リング20がライトガイド2を回転付勢する方向は矢印A方向である。これを以下に説明する。保持機構を実際に組み立てる際には、コイルスプリング30によって連結された中間リング20および支持板40を外筒10の周壁11内に嵌め込む。このとき、ライトガイド2は、中間リング20に設けた開口23に挿通されるとともに、その第1端面2aが凹部13内に嵌め込まれる。支持板40は、図4中矢印A方向に回転付勢させながら周壁11内に嵌め込まれるので、その結果、ライトガイド2も中間リング20によって矢印A方向に回転付勢されることとなる。
【0030】
支持板40は、矢印A方向に所定位置まで回転した状態でロック部材60によって当該所定位置に保持される。ロック部材60は、フランジ16から内径側に突出する楔状の部材であって、支持板40を貫通して突出するコイルスプリング30の折曲げ端部32と係合することによって、支持板40を所定位置に保持する。折曲げ端部32は、コイルスプリング30の復元力によってロック部材60の先端部61に圧接し、この結果、支持板40は、第1端面支持壁12を含めた外筒10に対して相対回転不可に固定されることとなる。すなわち、支持板40は、保持機構の組立工程中においては支持壁12に対して相対回転可能であるが、組立完了後においては支持壁12に対して相対回転不可となる。
【0031】
ロック部材60による支持板40の固定位置は、支持板の開口41とライトガイドの第2端面2bとの位置がほぼ整合する位置になるように設定される。すなわち、図示の例においては、開口41および第2端面2bは、ともに長方形とされており、第2端面2bの方が僅かに大寸とされている。そして、図5に示した支持板40の固定位置においては、開口41の全周縁部が第2端面2bの周縁部に当接した状態で、支持板40が第2端面2b上に圧接されている。これにより、第2端面2bからの出射光は開口41で規定される形状で第2端面2bから出て行くこととなる。言い換えると、開口41は、ライトガイドの第2端面2bに対するマスクとして機能している。
【0032】
ロック部材60は、コイルスプリング30の折曲げ端部32と係合したときに、支持板40の開口41とライトガイド2の第2端面2bとがほぼ整合することとなる位置に、ビス等で固定される。そして、その楔形状の先端部61の突出方向を調整することによって、支持板40の固定位置を微調整することができる。なお図示の例では、コイルスプリング30の一端32を支持板40から突出させ、これを利用してロック部材60による固定を行い、部品点数の削減およびコストダウンを図っているが、事情に応じて、支持板40に突起を一体的に構成し、これを利用してロック部材60による固定を行っても良い。
【0033】
図9は、ライトガイド2の第1端面2aが中間リング20によって枠壁13aに回転圧接されている状態を示している。すなわち、ライトガイド2が支持壁12に対して矢印A方向に相対回転することにより、ライトガイドの第1端面2aの4隅の角部2a’が枠壁13a表面上に圧接し、これによって、ライトガイド2がその径方向(光軸方向に対して直交する方向)にズレることが防止される。
【0034】
既に説明したように、枠壁13aは第1端面2aと相似形状で、かつ、やや大寸とされているので、図9の圧接状態においてもライトガイド2の光軸と枠壁13aの中心とは正確に一致することとなる。そして、ライトガイド2が熱膨張により径方向に伸縮すると、ライトガイドの第1端面2aの一辺の長さも伸縮するので、ライトガイド2は、枠壁13aへの圧接を保ったまま光軸を中心として自転することとなる。そして、このような自転の際には、ライトガイド2の光軸位置と枠壁13aの中心位置とがズレることがない。すなわち、ライトガイド2の光軸位置が変位することなく、その径方向における伸縮が吸収される。勿論、伸縮後においてもコイルスプリング30による弾性力が有効に作用し、これによってライトガイドが保持される。
【0035】
以上の説明から分かるように、枠壁13aが第1端面2aに対してあまりに大寸であると、第1端面2aが枠壁13aの内側で空回りし、上記のような圧接による効果を得ることができなくなる。すなわち、本発明において「枠壁13aが第1端面2aに対してやや大寸」であるとは、枠壁と第1端面との寸法差が上記空回りを生じさせない程度に近接していることを意味する。また、第1端面2aが枠壁13aに対して圧接を保ったまま回転(自転)するときに、ライトガイド2の光軸位置と枠壁13aの中心位置とが一致した状態を維持して互いにズレることを防ぐには、第1端面2aの形状と枠壁13aの形状とが相似形であることが必要である。また、第1端面2a(したがって、枠壁13aも)は、例えば長方形であってもよいが、正多角形であることが好ましい。
【0036】
なお、中間リング20はコイルスプリング30を介して支持板40に連結されているので、ライトガイド2に対して回転付勢力だけでなく、支持壁12に向けて光軸方向に圧接させる作用も当然に有している。ただ、ライトガイド2の光軸方向における伸縮を吸収するのは、あくまでも板バネ50を介してフランジ16に固定された支持板40である。なお、ライトガイド2が光軸方向に伸縮すると、支持板40と中間リング20との間の距離が変わるが、この距離の変化はコイルスプリング30によって吸収される。
【0037】
外筒10の周壁11は、中間リング20がコイルスプリング30の付勢力により回転(自転)する際に、中間リング20がその中心をライトガイド2の光軸に一致させた状態を保ちつつ回転するのを案内する作用を有している。しかし、中間リング20自身がライトガイド2を支持壁12に向けて圧接する作用を有しており、さらに、ライトガイド2自身はその第1端面2aが枠壁13aに圧接することによって径方向にも保持されているので、必ずしも周壁11がなくても、中間リング20はその中心をライトガイド2の光軸に一致させた状態で回転しようとする性質を有する。ただ、周壁11を設けることによって、中間リング20の中心とライトガイド2の光軸とがズレてしまうことをより確実に防止することができる。この意味において、周壁11は必ずしもライトガイド2の全周を囲むように設けられている必要はなく、例えば、周方向に所定間隔で設けた複数本の棒材によって、中間リング20をガイドしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 角柱状のライトガイドを示す斜視図である。
【図2】 角錐台形状のライトガイドを示す斜視図である。
【図3】 図2のライトガイドを保持する従来の機構を説明する概略図である。
【図4】 本発明の一実施形態に係るライトガイド保持機構を説明する分解斜視図である。
【図5】 図4の保持機構の組立状態を示す斜視図である。
【図6】 図4の保持機構において使用される中間リングの正面図である。
【図7】 図5の組立状態におけるライトガイドと中間リングとの接触部を拡大して示す軸方向断面図である。
【図8】 ライトガイドの第1端面が枠壁に対して圧接される前の状態を示す概略説明図である。
【図9】 ライトガイドの第1端面が枠壁に対して圧接されている状態を示す概略説明図である。
【符号の説明】
1 角柱状のライトガイド
1a、1b 端面
2 角錐台形状のライトガイド
2a 大面積の第1端面
2a’ 第1端面の角部
2b 小面積の第2端面
3 ストッパ
10 外筒
11 周壁
12 支持壁(底壁)
13 凹部
13a 枠壁
14 開口
15 当接面
16 フランジ
20 中間リング
21 小孔
23 開口
23’ 開口の基本的形状
23a 切欠き
30 コイルスプリング
31、32 折曲げ端部
40 支持板
41 開口
42 小孔
50 板バネ
51 係止片
60 ロック部材
61 先端部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light guide holding mechanism for making light uniform. More particularly, the present invention relates to a holding mechanism for a pyramid-shaped light guide.
[0002]
[Prior art]
For example, in a projector lighting unit, it is necessary to irradiate light from a light source uniformly onto a DMD (digital micromirror device). In such a case, a prismatic light guide called an integral rod is used. Has been.
[0003]
That is, in general, even if light from a point light source is spot-condensed by a reflector or a condensing lens group, the illuminance distribution of the light is generated in the spot and is not uniform. Therefore, in order to irradiate the irradiated surface with light from the light source with uniform illuminance, a prismatic light guide 1 as shown in FIG. 1 has been used. That is, the light incident from the one end surface 1a of the light guide 1 is uniformly reflected by repeating total reflection in the light guide, and is irradiated from the other end surface 1b.
[0004]
As can be seen from FIG. 1, the end face 1a for introducing light into the light guide preferably has a large area in order to efficiently introduce more light from the light source. From such an idea, a
[0005]
As a method of holding the
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, a technical problem to be solved by the present invention is a mechanism for holding a truncated pyramid-shaped light guide, and even if the light guide is thermally expanded, its axis is not moved. It is to provide a holding mechanism and a holding method.
[0007]
[Means / Actions / Effects to Solve Problems]
The present invention was devised in order to effectively solve the above-described problem, and the light guide is thermally deformed with respect to “a truncated pyramid-shaped light guide having a first end surface having a large area and a second end surface having a small area”. Even in this case, the shaft center and the first end face are held so as not to move. The size of the area here is relative, and means that the first end face is relatively larger than the second end face. Therefore, such a light guide necessarily has a cone shape. Moreover, since the light guide has a truncated pyramid shape, the shapes of the first end face and the second end face are naturally polygonal. In addition, it is preferable that the shape of a 1st end surface is a regular polygon.
[0008]
In the present invention, “the second end surface of the light guide whose first end surface is in contact with the surface of the support wall is elastically biased toward the support wall side” and “the light guide is also moved around the optical axis. The light guide is held by elastically urging and rotating the corners of the first end face against the slightly larger frame wall provided on the outer periphery of the first end face. Is done. The present invention provides a light guide holding mechanism having the following features.
[0009]
The light guide holding mechanism of the present invention includes a “pyramidal trapezoidal light guide having a first end surface having a large area and a second end surface having a small area” as “a first end surface support wall for supporting the first end surface” and “the support wall. The second end face support member that is not relatively rotatable and elastically biases the second end face toward the support wall ”is sandwiched. The first end surface support wall is similar to the first end surface and is slightly larger in size than the “abutting surface provided around the opening through which incident light is transmitted to the first end surface and in contact with the first end surface”. Frame wall ". The second end surface support member includes an “opening through which light emitted from the second end surface passes”, and is pressed onto the second end surface in a state where the peripheral edge of the opening is in contact with the peripheral edge of the second end surface. Yes. Further, the second end face support member includes an “intermediate ring having an opening for holding the light guide in conformity with the cross-sectional shape perpendicular to the axis at a predetermined axial position between the first end face and the second end face of the truncated pyramid light guide. "Members" are connected via a coil spring. Then, the intermediate ring member engaged with the light guide rotates the light guide around the optical axis by the biasing force in the circumferential direction of the coil spring to rotationally press the corner portion of the first end surface against the frame wall, thereby Hold.
[0010]
According to the light guide holding mechanism having the above configuration, the thermal expansion in the radial direction and the length direction can be absorbed as follows without displacing the optical axis position of the light guide.
[0011]
(1) The radial thermal expansion light guide has a shape similar to that of the first end surface, and is elastically held by rotationally pressing the corner portion of the first end surface against a slightly large frame wall. . This rotational pressure contact is performed using an intermediate ring member that is biased in the circumferential direction by a coil spring and holds the light guide. Since the cross-sectional shape of the frame wall is similar to that of the first end surface, when the light guide expands and contracts in the radial direction, the contact position of the corner portion of the first end surface on the frame wall changes, so that the light guide It will rotate around the axis. The displacement of the light guide due to this thermal expansion and contraction is only rotation about the optical axis, and the position of the optical axis itself does not change. Further, when the light guide rotates, the intermediate ring member engaged therewith also rotates integrally to absorb the rotation of the light guide. Of course, even after the rotation, the elastic force by the spring acts effectively, and thereby the light guide is rotationally pressed against the frame wall. It is preferable to further provide a guide wall for guiding the intermediate ring member to rotate in a state where the center of the intermediate ring member coincides with the optical axis of the light guide.
[0012]
(2) The thermal expansion light guide in the length direction (optical axis direction) is elastically attached to the support wall side by the second end surface support member in a state where the first end surface is in contact with the support wall surface. Be forced. Therefore, when the light guide expands and contracts in the length direction, the expansion and contraction is absorbed by the movement of the second end surface support member accordingly. Of course, even after expansion and contraction, the elastic force by the second end surface support member acts effectively, and thereby the light guide is held. As a matter of course, the optical axis position of the light guide does not change by expansion and contraction in the length direction.
[0013]
In the present invention, a small hole is provided in each of the second end surface support member and the intermediate ring member, and each bent end portion formed by bending both ends of the coil spring in the optical axis direction is passed through the small hole, whereby the second The end surface support member and the intermediate ring member are preferably connected to a coil spring. In that case, further, the bent end portion of the coil spring passed through the small hole of the second end surface support member is projected through the support member, and the second end surface support member is engaged by the lock member engaged with the projecting end. It is preferable to prohibit relative rotation with respect to the first end face support wall.
[0014]
In the light guide, light travels while repeating total reflection, but in general, part of the light escapes outside at the contact portion between the light guide and its holding member, and transmission efficiency decreases. Accordingly, it is naturally preferable that the contact area between the intermediate ring member engaged with the light guide and the light guide is also small. That is, the intermediate ring member holds the light guide by inserting a truncated pyramid-shaped light guide into the opening, but a notch is provided at the periphery of the opening so that the opening periphery and the light guide It is preferable to reduce the contact area. From the same viewpoint, it is preferable that the peripheral edge of the opening and the light guide are in line contact rather than surface contact.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. FIG. 4 is a schematic exploded view showing a holding mechanism according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 shows a state after the assembly of the holding mechanism is completed.
[0016]
The
[0017]
The
[0018]
After the assembly of the holding mechanism, as shown in FIG. 5, the disk-shaped
[0019]
The elastic force that presses the
[0020]
The
[0021]
When the
[0022]
So far, the mechanism in which the holding mechanism of the present invention holds the
[0023]
The
[0024]
FIG. 6 is an enlarged plan view showing the
[0025]
The reason why the
[0026]
The reason why the notch 23a is added to the basic shape 23 'is that the contact area between the
[0027]
Accordingly, it is preferable to provide as many cutouts as possible within the range in which the
[0028]
As already described, the
[0029]
4 and 5, the direction in which the
[0030]
The
[0031]
The fixing position of the
[0032]
When the locking
[0033]
FIG. 9 shows a state in which the
[0034]
As already described, the
[0035]
As can be seen from the above description, when the
[0036]
Since the
[0037]
When the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a prismatic light guide.
FIG. 2 is a perspective view showing a light guide having a truncated pyramid shape.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a conventional mechanism for holding the light guide of FIG. 2;
FIG. 4 is an exploded perspective view illustrating a light guide holding mechanism according to an embodiment of the present invention.
5 is a perspective view showing an assembled state of the holding mechanism of FIG. 4; FIG.
6 is a front view of an intermediate ring used in the holding mechanism of FIG. 4. FIG.
7 is an axial cross-sectional view showing an enlarged contact portion between the light guide and the intermediate ring in the assembled state of FIG. 5;
FIG. 8 is a schematic explanatory view showing a state before the first end face of the light guide is pressed against the frame wall.
FIG. 9 is a schematic explanatory view showing a state where the first end face of the light guide is pressed against the frame wall.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 prismatic light guide 1a,
10 outer cylinder
11 perimeter wall
12 Support wall (bottom wall)
13 recess
13a frame wall
14 opening
15 Contact surface
16 Flange
20 Intermediate ring
21 small hole
23 opening
23 'basic shape of opening
23a Notch
30 Coil spring
31, 32 Bent edge
40 Support plate
41 opening
42 small holes
50 leaf spring
51 Locking piece
60 Locking member
61 Tip
Claims (8)
第1端面支持壁は、第1端面への入射光を通す開口の周辺に設られ第1端面に当接する当接面と、その外周側に設けられ第1端面と相似かつやや大寸の枠壁とを備え、
第2端面支持部材は、第2端面からの出射光を通す開口を備え、当該開口の周縁部を当該第2端面の周縁部に当接させた状態で第2端面上に圧接されており、当該支持部材には、角錐台形ライトガイドの第1端面と第2端面との間の軸方向所定位置における軸直角断面形状に適合してライトガイドを保持する開口を備えた中間リング部材がコイルスプリングを介して連結されており、
ライトガイドと係合した中間リング部材がコイルスプリングの周方向の付勢力によりライトガイドを光軸回りに回転させて第1端面の角部を枠壁に回転圧接させていることを特徴とする保持機構。A truncated pyramid light guide having a first end face with a large area and a second end face with a small area, a first end face support wall that supports the first end face, and a second end face that is not rotatable relative to the support wall. A light guide holding mechanism sandwiched between a second end surface support member elastically biased toward the wall side,
The first end surface support wall is provided in the vicinity of an opening through which incident light is transmitted to the first end surface and is in contact with the first end surface, and is provided on the outer peripheral side of the first end surface support wall and is similar to the first end surface and has a slightly larger frame. With walls,
The second end surface support member includes an opening through which light emitted from the second end surface passes, and is pressed against the second end surface in a state where the peripheral edge of the opening is in contact with the peripheral edge of the second end surface, The support member includes an intermediate ring member having an opening for holding the light guide in conformity with a cross-sectional shape perpendicular to the axis at a predetermined position in the axial direction between the first end surface and the second end surface of the truncated pyramid light guide. Are connected via
The holding is characterized in that the intermediate ring member engaged with the light guide rotates the light guide around the optical axis by the biasing force in the circumferential direction of the coil spring so that the corner portion of the first end face is in rotational pressure contact with the frame wall. mechanism.
第1端面を支持壁表面に当接させたライトガイドの第2端面を、支持壁側に向かって弾性的に付勢するとともに、
ライトガイドを光軸回りにも弾性的に回転付勢して、第1端面の角部を、その外周側に設けられ当該第1端面と相似かつやや大寸の枠壁に対して回転圧接する、
ことを特徴とするライトガイド保持方法。A method of holding a truncated pyramid light guide having a first end face with a large area and a second end face with a small area so that the axial center and the first end face do not move even when the light guide is thermally deformed,
While elastically urging the second end surface of the light guide with the first end surface in contact with the support wall surface toward the support wall side,
The light guide is also elastically rotated around the optical axis, and the corner portion of the first end face is rotationally pressed against a frame wall similar to the first end face, which is provided on the outer peripheral side thereof. ,
A light guide holding method.
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