JP5677443B2 - 光ガイドおよびデカルトレンズまたはデカルト反射器を備えた照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念の特徴による光ガイド機構から出発する。

特許文献１は、この種の光ガイド機構を開示している。この機構は、棒状の光ガイドと光学的に結合されている光源、たとえばＬＥＤまたはレーザ発光素子を有する。光ガイドの光源と反対側の端部は、光線の放射特性に影響を及ぼすように所定の構造に形成されるか、または所定の形状を有する。従って、光源の放射特性はこの光ガイド機構により、光を近似的にたとえばハロゲンまたはガス放電ランプのように放射するように変化される。

この種の解決手段の欠点は、光ガイドの端部の構造が光源から伝送される放射出力を低下させ、光源からの目的箇所への光の有効的な伝送を妨げることにある。

国際特許出願公開第２００６／０５４１９９号明細書

本発明の課題は、光源の放射特性を変化するための構造が簡単で、効率が良い光ガイド機構を提供することにある。

この課題は、請求項１の特徴による光ガイド機構によって解決される。

本発明によれば、光ガイド機構は光学的に光ガイド素子に結合された光源を有する。さらに光ガイド素子にはレンズ素子が結合され、レンズ素子の光ガイド素子とは反対側の表面は回転楕円部分に形成され、この部分の幾何学的切断面は回転楕円の長手軸に対し、ほぼ直交するようにされる。

この解決手段は、一次光源から光ガイド機構により導かれる光により二次光源が作られ、その位置および放射が（後者は楕円表面の設計により）用途または以下の光学的システムに有利に適合可能であり、前記の位置は一次光源の位置とは異なり、たとえばレンズの焦点に置くことができるという利点を有する。このようにして、軸、導線または冷却体のような一次光源の機械的構成要素により、光学的伝送が損なわれないことが達成される。

特に有利な実施態様は、従属請求項に記載されている。

光ガイド素子は、好適には棒状に形成され、光入射窓を介して一次光源と光学的に結合され、光出射窓を介してレンズ素子と結合される。

光ガイド素子の長手軸およびレンズ素子の長手軸は、互いにほぼ同軸に延びていると有利である。

本発明の１つの実施態様では、光ガイド素子の光出射窓は楕円形のレンズ素子のほぼ第１の焦点に配置されるので、レンズ素子から出る光は視準される。

本発明の別の有利な実施態様では、レンズ素子のほぼ回転楕円状に形成された部分が鏡面化されるので、光線は楕円面の第２の焦点に集束され、そこから後方の半室に拡散される。このようにして、この位置で作られた第２の光源は、有利なことに反射器の焦点またはそれに近い周囲に位置決めされるので、反射器はすべての光を反射する。

反射器は、たとえば楕円状または放物線状に形成できる。上記のような光学的構造により、光ガイド素子に入射されここから、伝送される光はその光出射窓から輝度を著しく損なうことなくターゲットに伝送される。

鏡面化された光出射窓から反射される光線が、レンズ素子から出る際に表面の屈折によるコントロールできない偏向を被らないようにするために、ガイド素子に向いた表面は有利には半球状に形成され、その際半球部の中心点は楕円状の出射部のほぼ第２の焦点にあるかまたはこの焦点から若干ずらされて配置される。

光ガイド素子およびレンズ素子は、互いに摩擦、材料および／または形状的に結合される。

レンズ素子は、たとえば合成樹脂から、光ガイド素子はガラスから構成される。

以下に、本発明を幾つかの実施例を基に詳細に説明する。

図１は、第１の実施例による光ガイド機構の斜視図を示す。 図２は、第１の実施例による光ガイド機構の側面図を示す。 図３は、第１の実施例による光ガイド機構の光線の概略図を示す。 図４は、第２の実施例による光ガイド機構の斜視図を示す。 図５は、第２の実施例による光ガイド機構の斜視図を示す。 図６は、第２の実施例による光ガイド機構における光線の概略図を示す。

図１は、第１の実施例による光ガイド機構の斜視図を示す。この機構は、ほぼ棒状の光ガイド素子２を有し、この素子は光入射窓４を介して光源６、たとえばＬＥＤと光学的に結合されている。光源６の光線は、光ガイド素子２を通って光出射窓８に導かれ、そこに配置され回転楕円部分として形成された光出射部１１を備えたレンズ素子１０に入る。

図２は、図１の光ガイド機構１の側面図を示す。この図に見られるように、光源６から放出された光線は光出射窓８の後でほぼ円錐状にレンズ素子１０に入り、回転楕円部分として形成された光出射部１１を通ってレンズ素子１０から出る際に視準される。光出射部１１の幾何学的切断面は回転楕円の回転軸とほぼ直交し、光ガイド素子２の方向を取る。楕円の離心率は、当業者には公知のように、ｅ＝１／ｎにより定められ、この場合ｎはレンズ素子１０を構成する媒体の屈折率である。

図３は、第１の実施例による光ガイド機構１の一部の概略側面図を示す。これから、レンズ素子１０の構成がわかる。レンズ素子は、光出射部１１の傍らに光ガイド素子２に向いた半球部１４を有し、これによりレンズ素子１０は眼球状に構成されている。光出射部１１、半球部１４および光ガイド素子２の長手軸１６は、互いにほぼ同軸に延びている。

光ガイド素子２の光出射窓８は、レンズ素子１０の回転楕円部分として形成された光出射部１１のほぼ第１の焦点１８に配置されている。

レンズ素子１０は、廉価な合成樹脂により製造できる。なぜなら、この素子は光ガイド素子２により光源６の範囲における高温から隔離されるので、高温による合成樹脂材料の損傷が避けられるからである。光ガイド素子２は、たとえばガラスから構成されるので、この素子はレンズ素子１０を保持するのに十分な機械的安定性を示す。

レンズ素子１０は、光ガイド素子２と摩擦、材料および／または形状的に結合される。素子２、１０は、たとえば浸潤により接着されるかおよび／またはレンズ素子１０は、光ガイド素子が摩擦および／または形状結合的に入り込む切欠を有するようにする。

図４は、第２の実施例による光ガイド機構１の斜視図を示す。レンズ素子１０の回転楕円状の表面もしくは光出射部１１は、ここでは鏡面化表面２０を有し、これは光線をレンズ素子１０を通って反射器２２に偏向する。楕円状の反射器２２は、ほぼ中央で光ガイド素子２により貫通され、その際光ガイド素子２および反射器２２の長手軸は一致する。

図５は、図４の光ガイド機構１の光線１２を示す。ここから見られるように、光線はレンズ素子１０から反射器２２の方向に向けられ、この反射器で反射される。図５に示す第２の実施例では、従って光線１２は反射器２２により集束される。

図６は、第２の実施例の概略側面図を示す。光ガイド素子２から出射される光線１２は半球部１４を介して楕円状の光出射部１１に達し、光出射部１１の鏡面化表面２０で光出射部１１の第２の焦点２４の方向に反射され、改めて半球部１４を貫通し、これを介してレンズ素子１０から出て反射器２２に当たり、これを介して反射される。半球部１４の形状によりおよび光線１２のほぼ垂直な衝突によりその方向は、たとえば屈折による影響をほとんど受けない。

第２の焦点２４では、従って一次光源６の光により発光する二次光源がほぼ作られる。

反射器２２は、特に図４、５から明らかなように、レンズ素子１０の半球部１４をほぼ半球状に囲んでいるので、表面２０で反射される光線１２はすべてこれにぶつかる。反射器の第１の焦点は、この例では楕円状表面２０の第２の焦点２４に配置される。

複数個のＬＥＤを光源に使用して、種々の色で放射することが考えられる。光ガイド素子２により、この光線１２は混合される。光線は、光ガイド素子２の前で２色の光線分割機で混合することもできる。

光線は、光ガイド素子２内で全反射される。

光ガイド素子２の直径は、光源６の大きさに適合可能である。

レンズ素子１０が、光ガイド素子２の直径に比べて大きければ大きいほど、光線１２の放射特性はより正確に調整できる。レンズ素子１０の大きさは、なかんずくレンズ素子１０を保持する光ガイド素子２の機械的安定性により限定される。

さらにレンズ素子１０の大きさは、反射器２２の大きさに比率して反射光束をできるだけビネットしないように制限される。

光ガイド機構１には、任意に交換可能な種々の光源６の光が入射できる。種々の光源は、光ガイド機構１により、それぞれ同じ放射特性を有する。

さらに、図４から６に示す第２の実施例による光ガイド機構１を、既存の反射器を備えた照明器具に後から備えることも考えられる。その場合の使用分野は、たとえば自動車のフロントおよびテールランプ、手術用照明器具、歯科用照明器具またはフロアスタンドなどの種々のランプである。

ここで開示されたのは、光ガイド素子を介してレンズ素子に結合された１つの光源を備えた光ガイド機構である。この場合、レンズ素子は部分的に楕円状部分を有する。

１ 光ガイド機構
２ 光ガイド素子
４ 光入射窓
６ 光源
８ 光出射窓
１０ レンズ素子
１１ 光出射部
１２ 光線
１４ 半球部
２２ 反射器

Claims (10)

1. 光源（６）と光学的に結合された光ガイド素子（２）、およびこれに結合されたレンズ素子（１０）を備えた光ガイド機構であって、
   光ガイド素子（２）と反対側のレンズ素子（１０）の表面が回転楕円部分（１１）の形状を有し、この部分（１１）の幾何学的切断面が回転楕円の長手軸に直交している光ガイド機構において、
   レンズ素子（１０）の回転楕円部分（１１）が、鏡面化されており、
   レンズ素子（１０）が、光ガイド素子（２）に向いた半球部分（１４）を有することを特徴とする光ガイド機構。
2. 光ガイド素子（２）が棒状であり、光源（６）と光学的に結合された光入射窓（４）およびレンズ素子（１０）と結合された光出射窓（８）を有することを特徴とする請求項１記載の光ガイド機構。
3. 光ガイド素子（２）の長手軸とレンズ素子（１０）の長手軸が、互いに同軸に延びていることを特徴とする請求項１または２記載の光ガイド機構。
4. 光ガイド素子（２）の光出射窓（８）が、回転楕円部分として形成されたレンズ素子（１０）の表面の第１焦点（１８）に配置されることを特徴とする請求項２または３記載の光ガイド機構。
5. 光ガイド素子（２）およびレンズ素子（１０）が、同じ屈折率を持つ材料から構成されることを特徴とする請求項１から４の１つに記載の光ガイド機構。
6. 半球部分（１４）の中心点が、鏡面化された回転楕円部分（１１）の第２の焦点（２４）にあるか、またはこの焦点に対して長手方向に沿って若干ずらされることを特徴とする請求項１から５の１つに記載の光ガイド機構。
7. 反射器（２２）が、半球部分（１４）を少なくとも部分的に囲んでいることを特徴とする請求項１から６の１つに記載の光ガイド機構。
8. 反射器の第１の焦点が、レンズ素子の回転楕円部分の第２の焦点またはその直近に配置されることを特徴とする請求項７記載の光ガイド機構。
9. 光ガイド素子（２）およびレンズ素子（１０）が、摩擦、材料または形状的に互いに結合されていることを特徴とする請求項１から８の１つに記載の光ガイド機構。
10. レンズ素子（１０）が透明合成樹脂から、光ガイド素子（２）がガラスから構成されることを特徴とする請求項１から９の１つに記載の光ガイド機構。
    
    
    

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