JP6638223B2 - 光ファイババンドル構造体とその組立て方法および光源装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、前記した高輝度放電ランプは、投入電力から光パワーへの変換効率が低い、すなわち発熱損が大きい、あるいは寿命が短い、などの欠点を有していた。
これらの欠点を克服した代替光源として、近年、LEDや半導体レーザ等の固体光源が注目されている。
このうち、LEDについては、放電ランプと比較して発熱損が小さく、また長寿命であるが、放射される光に関しては、放電ランプと同様に指向性が無いため、前記したプロジェクタや露光装置等の、特定の方向の光のみが利用可能な用途においては、光の利用効率が低いという問題があった。
また、高い指向性を活かして、光ファイバによる光伝送を高効率で行えるため、半導体レーザの設置場所と、プロジェクタなど、その光を利用する場所とを分離することが可能であり、装置設計の自由度を高めることができる。
レーザ光を光ファイバに入力する際は、1個の半導体レーザに1個のコリメータレンズを設けて1個の平行光束光源と成し、そのような平行光束光源を複数個並べて合成された平行光束を作った上で、レンズ等の集光光学素子を用いてコア断面の大きさよりも小さい領域に光が集中する光束に変換し、その光集中領域にコアが位置するよう光ファイバの端部を配置する。
このとき、もし光ファイバ端部の配置精度が悪く、前記した光集中領域の一部でもコアからのはみ出しが生ずると、その分のパワーは全て保護被覆に吸収され、熱となって発煙・発火の原因となる。
そのため、そのような事が起きないよう、例えば許容差の小さい嵌め合い部分を有する高精度のコネクタ構造を採用して、前記した半導体レーザから集光光学素子に至る光学系をコネクタのレセプタクルに固定し、かつ光ファイバ端部をコネクタのプラグに固定するように装置が構成される。
しかし、コアを構成する石英などの材料は脆弱であり、径が太くなるほど破断の危険性が増すため、例えばケーブルとしての曲げ半径への制約が強くなって使い勝手が悪くなるため、無暗にコアを太くすることはできない。
そのため、コア径を一定限度に抑えた上で、伝送する光パワーの大きさに応じた本数の光ファイバを準備し、それらを並列で使用することが行われる。
そして、光の射出側の端部近傍において保護被覆の一部または全部を除去することにより、可及的細い光ファイバとした上で各光ファイバを束ね、1個の大きなコアから光束が射出されるように見える光源装置を構成し、この光束をプロジェクタに供給する。
例えば、特開昭55−111908号公報には、複数の光ファイバに対し、端部近傍においてクラッドの除去またはクラッドの薄肉化処理を施して、それらをスリーブ中に収納して光ファイババンドルを作成する、あるいはスリーブ中に収納後に、例えば熱硬化性のシリコン樹脂をスリーブ中の光ファイバの間隙に充填して固めることにより光ファイババンドルを作成する技術が記載されている。
ガラスファイバは、材料の機械的強度を増すために使用されたりするが、それは太さが髪の毛よりも細く、高い可撓性を有するからで、前記したような、1mm前後ものコア径を有する光ファイバは非常に折れ易いため、保護被覆を設けてケーブル化したものであっても、曲げる時に曲率半径が数十センチメートル以下にならないよう、また、例えば人間が光ファイバケーブルを踏んだ時に内部で折れたりしないよう、曲率制限機能付きの可撓性コンジット管に通すなどして保護しなければならず、また、このコンジット管と前記した高精度のコネクタプラグとを一体化して構成する必要があり、1本の光ファイバ自体が非常に高コストとなる。
そして前記した1万ANSIルーメンの明るさを有するシアター用プロジェクタの場合は、そのような光ファイバの7本を用いた光ファイババンドルを作る必要がある。
従来技術の光ファイババンドルの場合、バンドル化する工程で各光ファイバの接着や融着による一体化を行うため、もしバンドル化された光ファイバのうちの1本でも損傷すれば、光ファイババンドル全体を交換しなければならず、修理費用が高額になってしまう問題があった。
仮に接着や融着による一体化を行わない場合でも、光ファイババンドルを分解して、破損した光ファイバを交換し、再度組立てる作業が、折れ易い光ファイバに対して安全に行えるよう配慮された構造を有していなかった。
束ねられる前の前記光ファイバ(F1,F2,…)それぞれの位置を決める光ファイバ配列導入保持体(Wg)と、
前記端部(N1,N2,…)を束ねた状態を維持するための光ファイバ配列端部維持体(Hb)とを具備して組立てられる光ファイババンドル構造体(U)であって、
前記光ファイバ配列端部維持体(Hb)は、前記端部(N1,N2,…)を束ねていない状態と前記端部(N1,N2,…)を束ねた状態との間を連続的かつ可逆的に変態可能とすることにより、組立て完了後であっても、組立て時とは逆の操作を行うことにより前記端部(N1,N2,…)を束ねていない状態に戻し、前記光ファイバ(F1,F2,…)のうちの任意の1本または複数本を取り外すこと、および再度組立て完了後の状態に戻すことが可能であることを特徴とするものである。
前記光ファイバ配列導入保持体(Wg)よりも前記端部(N1,N2,…)の側に、前記光ファイバ(F1,F2,…)の配列の全体太さが、前記端部(N1,N2,…)に向かうに従って徐々に細くなるよう、前記光ファイバ(F1,F2,…)それぞれの軸の方向を規定する光ファイバ配列寸法縮小ガイド(Gc)を設置することを特徴とするものである。
前記端部(N1,N2,…)近傍における前記光ファイバ(F1,F2,…)の配列の整列を規定するための光ファイバ配列位置整列ガイド(Gs)を設置するとともに、前記光ファイバ配列端部維持体(Hb)が前記端部(N1,N2,…)を束ねた状態へ変態を完了する前に、前記光ファイバ配列位置整列ガイド(Gs)を前記光ファイバ(F1,F2,…)の並びの径が太くなる方向に移動させることを特徴とするものである。
本図は、複数の光ファイバ(F1,F2,…)それぞれの、一方の側における端部(N1,N2,…)を束ねることにより、光ファイババンドル(B)を構成するものについて描いてあり、前記光ファイバ(F1,F2,…)の、他方の側における端部については、それらを束ねるか、もしくは束ねないかを規定しない。
また、前記したプロジェクタ等への応用を想定して、各光ファイバを束ね、1個の大きなコアから光束が射出されるように見える光源装置を構成する場合を念頭に置き、前記光ファイバ(F1,F2,…)それぞれの、他方の側における端部から光が入射され、前記端部(N1,N2,…)の端面から下へ向かって光が射出される場合を想定するが、前記端部(N1,N2,…)の端面から上に向けて光が入射されるような用途に適用することもできる。
なお、前記した、また以降においても記載する、上へ、あるいは下へ、等の表記は、図面内における方向を指すものであって、実際に作られる物の空間配置における方向とは無関係である。
そして、図の光ファイバ配列寸法縮小部(Zc)の領域において、前記光ファイババンドル(B)の軸に垂直な平面(Af)による断面における光ファイバ配列の寸法が、前記平面(Af)の位置の下への移動に伴って徐々に小さくなる状態に前記光ファイバ(F1,F2,…)が組立てられる。
ここで、前記した光ファイバ配列の寸法とは、前記光ファイバ(F1,F2,…)それぞれの断面を包絡する代表図形の大きさを指し、本発明の光ファイババンドル構造体の一部を簡略化して示す概念図である図2の(a)に記載のように、例えば、前記光ファイバ(F1,F2,…)の配列が中心対象である場合は、各光ファイバ断面に対する外接円(Ca)の直径と考えればよい。
なお、前記光ファイバ導入配列部(Zi)および前記光ファイバ配列寸法縮小部(Zc)とは、光ファイババンドル構造体(U)のなかで概略的に分けた領域に対し、前記光ファイバ(F1,F2,…)の取り扱い方に基づく名称を付したものであり、それぞれの起点や終点の位置に関して厳密な定義を有するものではない。
光ファイバ配列端部維持体(Hb)は、前記端部(N1,N2,…)の近傍に設置され前記端部(N1,N2,…)を束ねていない状態と前記端部(N1,N2,…)を束ねた状態との間を連続的に変態可能なように構成されており、変態をゆっくりと行わせるよう操作することにより、図2の(b)に記載の束ねていない状態から図2の(c)に記載の束ねた状態へ、前記光ファイバ(F1,F2,…)に対して安全に移行させ、前記光ファイババンドル(B)の構成が完了する。
なお、光ファイババンドル端面(Fe)においては、前記光ファイバ(F1,F2,…)の端面の全てが同一平面を形成するように揃っていることが理想であるが、用途に照らして許容される多少の凹凸があっても構わない。
ここで、変態とは、部材の弾性変形や他の部品との相対的位置関係の変化等によって、その部品が果たす役割の状態が変化することを指している。
そのため、もし、前記光ファイバ(F1,F2,…)のうちの1本または複数本が破断や焼損によって破損した場合でも、破損した光ファイバのみを取外した上で新品を装着して再度組立てを行い、図2の(b)に記載の束ねていない状態を経て、前記光ファイバ配列端部維持体(Hb)を変態させて図2の(c)に記載の束ねた状態に戻すことができる。
したがって、従来技術の光ファイババンドルにおいては、バンドル化された光ファイバのうちの1本でも損傷すれば、光ファイババンドル全体を交換しなければならず、修理費用が高額になってしまう問題が解決される。
そして、動きの原動力を例えば回転力として、それが減速歯車によって回転軸に伝えられ、あるいはラックとピニオン、送りネジなどを介して直線運動に変換され、前記光ファイバ配列端部維持体(Hb)の変態を駆動するようにすればよい。
ここで、動きの原動力の実現のために、電動モータを備えるようにしてもよいが、前記光ファイバ配列端部維持体(Hb)を変態させる作業の発生頻度は、普通はあまり高くないと想定できるため、作業者が手で回転させるような機構でも構わない。
例えば図2の(d)に示すように、同図の(c)の外周の6本の光ファイバのさらに外周に、前記6本の光ファイバそれぞれの間に配置される6本の光ファイバを追加して、計13本の光ファイバを備えるよう光ファイババンドルを構成してもよい。
さらに、追加した6本の光ファイバそれぞれの間に光ファイバを1本づつ配置して、計19本の光ファイバを備えるものとしてもよい。
例えば、全体として4角形配置となるよう光ファイババンドルを構成するものとしてもよい。
すなわち、前記光ファイバ(F1,F2,…)は、光ファイバケーブルに対し、前記端部(N1,N2,…)に至る手前の規定位置から前記端部(N1,N2,…)に亘って、保護被覆の少なくとも一部が除去されて形成する。
しかし、例えば樹脂製のクラッド層を有する光ファイバケーブルで、うまくエッチングできないために、クラッド層自体を除去する場合は、残されたクラッド層の断面においてエバネセント波が放射波に変化して光が漏れるため、前記光ファイバ(F1,F2,…)には、除去したクラッド層と同じ屈折率の材料のコーティングを施すこととし、該コーティングを代替クラッド層として機能させるようにすることが望ましい。
なお、光ファイバケーブルの保護被覆が、多層の層状構造を成している場合で、内層の保護被覆を残してそれとクラッド層とを合わせた厚さが、許容可能な薄さである場合は、それより外層の保護被覆のみを除去すればよい。
もし許容可能な薄さでない場合は、前記光ファイバ配列寸法縮小部(Zc)の外層の保護被覆を除去した上で、前記光ファイバ配列寸法縮小部(Zc)の途中の特定位置より上側において内層の保護被覆を残し、それより下側においては内層の保護被覆を残さないようにすればよい。
本図の(a)に記載のように、光ファイバ配列導入保持体(Wg)には、前記光ファイバ(F1,F2,…)を通過させるための穴(Wh1,Wh2,…)を明け、また本図の(b)に記載のように、光ファイバケーブル(Vf1,…)から除去後に残された保護被覆(Vs1,…)の端部、すなわち保護被覆端面(Ve1,…)を入れるための座グリ(Ws1,Ws2,…)を、前記穴(Wh1,Wh2,…)に対して同軸的に設けてある。
そして、本図の(c)に記載のように、前記穴(Wh1,Wh2,…)の周囲に存在する前記光ファイバ配列導入保持体(Wg)の部分、すなわち座グリ底面(Wb1,…)に前記保護被覆端面(Ve1,…)が接触するまで前記保護被覆(Vs1,…)を押込むことにより、前記光ファイバ(F1,F2,…)が前記光ファイバ配列導入保持体(Wg)に対して位置決めされる。
その理由は、そのようにすると、脆弱な前記光ファイバ(F1,F2,…)が前記穴(Wh1,Wh2,…)の内面に接触することが起こらなくなるため、前記穴(Wh1,Wh2,…)との擦れに起因する前記光ファイバ(F1,F2,…)の摩耗や損傷が未然防止できるからである。
なお、図3においては、前記光ファイバ配列導入保持体(Wg)を光ファイババンドル構造体(U)の本体に固定するための構造(例えばネジ穴)の記載は省略してある。
また、前記光ファイバ配列導入保持体(Wg)の外形が円形であるものを例示したが、他の形状、例えば四角形でも当然構わない。
この場合も、前記穴(Wh1,Wh2,…)に対して設けたものと同様の座グリ(Ws1,Ws2,…)を設けてあり、この様子は、平面(Aw)による切断見取り図である同図の(b)に示すようである。
このように光ファイバ配列導入保持体(Wg)を構成すると、脆弱な前記光ファイバ(F1,F2,…)を、前記端部(N1,N2,…)から前記穴(Wh1,Wh2,…)に通して行く必要が無くなるため、光ファイババンドル構造体の組立て作業が容易になる利点がある。
例えば図3の(a)に記載のように、中央に1個の穴(Wh3)があり、その周囲に複数の穴(Wh1,Wh2,…)がある場合、もし、中央の座グリ(Ws3)の底面と、他の座グリ(Ws1,Ws2,…)の底面について、前記光ファイバ配列導入保持体(Wg)の光ファイバを挿入する側の面(Sg)からの深さが同じであるならば、中央の前記穴(Wh3)に通す光ファイバのみについては、前記した保護被覆端面から光ファイバの端部の端面までの長さを短くしておく必要があることになる。
しかし、それでは、修理交換用の光ファイバとして、前記した保護被覆端面から光ファイバの端部の端面までの長さが異なる複数の種類を準備しておかなければならなくなる問題が生じる。
ここでは、本図の(a)に記載の前記穴(Wh1,Wh2,…)の配置の場合について述べたが、どのような穴の配置のものであっても、前記穴(Wh1,Wh2,…)それぞれ毎に、前記穴(Wh1,Wh2,…)の周囲に存在する前記光ファイバ配列導入保持体(Wg)の部分たる座グリの、その深さ、すなわち前記光ファイババンドル(B)の軸方向での位置を規定すれば、前記した保護被覆端面から光ファイバの端部の端面までの長さが、前記光ファイバ(F1,F2,…)で全て同じになるようにすることが可能である。
当然ながら、いま述べたことは、前記穴(Wh1,Wh2,…)を前記切欠(Wu1,Wu2,…)に替えた場合でも同様である。
そのような場合は、本発明の光ファイババンドル構造体の一部を簡略化して示す模式図である図5の(a)に示すように、前記保護被覆(Vs1,…)の端部に対して保護被覆端部付加部材(Va1,…)を固着し、その保護被覆端部付加部材端面(Ve1’,…)が、本図の(b)に示すように、座グリ底面(Wb1,…)に接触するようにするように構成することにより、必要な機械的組立て精度を確保することができる。
なお本図では、接着剤(Vg)により前記保護被覆(Vs1,…)と前記保護被覆端部付加部材(Va1,…)とを接着するものを描いてあるが、例えばカシメなど、他の固着方法を用いても構わない。
例えば、本発明の光ファイババンドル構造体の一部を簡略化して示す模式図である図6の(a)に記載の穴(Wh1,Wh3,Wh4)および座グリ(Ws1,Ws3,Ws4)のように、穴と座グリから成る各組は同軸状であるが、同図の(b)に記載のように、座グリ底面(Wb1,…)に前記保護被覆端面(Ve1,…)が接触するまで前記保護被覆(Vs1,Vs3,…)を押込んだときの前記光ファイバ(F1,F3,…)の方向が、前記光ファイバ配列寸法縮小部(Zc)の領域において、前記光ファイババンドル(B)の軸に垂直な断面における光ファイバ配列の寸法が、徐々に小さくなる状態に整合するよう、穴と座グリから成る各組の軸に対し、相対的な角度を設けて前記光ファイバ配列導入保持体(Wg)を構成してもよい。
光ファイバ配列端部維持体(Hb)は、光ファイバにおける前記端部(N1,N2,…)に向かう方向に内法が徐々に小さくなるテーパ部(Hc1)を有する非一様内径穴(Ht)を具備しており、本図の(a)は、光ファイバ(F1,F2,…)が本光ファイババンドル構造体に組込まれ、端部(N1,N2,…)近傍が前記非一様内径穴(Ht)に入れられた状態で、前記端部(N1,N2,…)を束ねていない状態を表す。
連続的に変態可能であるから、変態をゆっくりと行わせるよう操作することが可能であり、前記した理由により、前記光ファイバ(F1,F2,…)に対して安全である。
なお、図7においては、光ファイババンドル構造体(U)の本体、および本体に対して前記光ファイバ配列端部維持体(Hb)を移動させる機構の記載は省略してある。
本図の(a)は、例えばリン青銅やステンレススチール等の金属箔(薄板)、あるいはポリイミド等の樹脂シートで、適度な弾性を有し、可撓性のある帯状部材(Lb)に曲げを与えて前記輪状部(Lc)を形成する様子を示す概念的見取り図である。
帯状部材端部(Le1,Le2)それぞれを矢印(Ad1,Ad2)の方向に移動させて張力を与えることにより、前記輪状部(Lc)の内径を縮径せしめることができる。
また本図の(c)は、光ファイバの前記端部(N1,N2,…)の側から見た様子を描いたものである。
前記帯状部材端部保持部材(Lf1,Lf2)のそれぞれは2体の部材から構成され、前記帯状部材(Lb,Lb’)を挟んでネジで固定する構造を想定して描いてあるが、他の構造でも構わない。
前記帯状部材端部保持部材(Lf1,Lf2)の間隔は、徐々に拡げたり狭めたりすることが可能であるから、輪状部は連続的かつ可逆的に変態可能であり、よって本図の光ファイバ配列端部維持体(Hb)は、前記端部(N1,N2,…)を束ねていない状態と前記端部(N1,N2,…)を束ねた状態との間を連続的かつ可逆的に変態可能であるため、前記したように前記光ファイバ(F1,F2,…)に対して安全であり、かつ前記光ファイバ(F1,F2,…)の何れかが破損した場合も、安全に交換して元の状態に戻すことができる。
したがって、前記光ファイババンドル(B)の太さが一定値に確定していることを前提にできる場合は、前記輪状部(Lc)が1個のものでも構わない。
また図8では、前記輪状部(Lc)を帯状部材で形成するものを例示したが、可撓性のある線状の材料を用いて形成するようにしてもよい。
さらに、これらは一直線状を呈するものに限らず、例えば一直線状の部分から二股に分岐したY字状の形状を呈するものとし、一直線状の部分を輪状部に曲げ、二股に分岐した箇所を通って一直線状の部分の端部を外側に出すように組み立てるようにしてもよい。
本図の(a)は、光ファイバ(F1,F2,…)が本光ファイババンドル構造体に組込まれ、端部(N1,N2,…)近傍が前記コレットチャック(Cc)に入れられた状態で、前記端部(N1,N2,…)を束ねた状態を表す。
また、本図の(b)は、光ファイバの前記端部(N1,N2,…)の側から見た様子を描いたものである。
前記コレットチャック(Cc)に対し、前記テーパ部(Ct)に嵌合するテーパ穴を有する締め付け部材(Cf)を嵌め、これを、テーパ部が締まる方向(本図の(a)では上へ)に移動させることにより、前記スリワリ(Cg)が締まって前記コレットチャック(Cc)の内径が縮径し、前記端部(N1,N2,…)を束ねた状態に保持することができる。
なお、前記コレットチャック(Cc)の材料としては、必要な機械加工の精度を実現可能な適度な硬さを有しながら、前記光ファイバ(F1,F2,…)に接触した際にキズを付けない柔らかさを兼ね備えた、例えばポリテトラフルオロエチレン等の樹脂材料を用いることが望ましい。
なお、本図においては、光ファイババンドル構造体(U)の本体、および本体と前記コレットチャック(Cc)、前記光ファイバ配列端部ガイド(Cb)を連結する部材、および前記光ファイバ配列端部維持体(Hb)の前記光ファイバ配列端部ガイド(Cb)を移動させる機構の記載は省略してある。
しかし、図3や図4に記載の前記光ファイバ配列導入保持体(Wg)のように、前記光ファイバ導入配列部(Zi)における光ファイバの配列が、互いに平行である形態のものを用いる場合は、前記した、前記光ファイバ配列寸法縮小部(Zc)の領域において、前記光ファイババンドル(B)の軸に垂直な断面における光ファイバ配列の寸法が、徐々に小さくなる状態を、別途作り込むことが望ましい。
これを、例えば、前記光ファイバ配列寸法縮小部(Zc)の領域における前記保護被覆(Vs1,Vs3,…)が除去された状態の前記光ファイバ(F1,F3,…)を、作業者が手で束ねる、などの方法に依拠することは、折れ易い光ファイバに対する安全の観点から好ましくない。
前記光ファイババンドル(B)の軸に垂直な平面(Agc)による断面の様子を表す図11の(a)を参照して理解できるように、前記光ファイバ配列寸法縮小ガイド(Gc)は、テーパ穴を有する部材であり、該光ファイバ配列寸法縮小ガイド(Gc)が存在することにより、前記した、前記光ファイバ配列寸法縮小部(Zc)の領域において、前記光ファイババンドル(B)の軸に垂直な断面における光ファイバ配列の寸法が、徐々に小さくなる状態を、自動的かつ安全に実現することが可能となる。
その理由は、前記光ファイバ(F1,F3,…)の装着作業の時点では、前記光ファイバ配列寸法縮小ガイド(Gc)が図示した位置に存在しない方が、図4に記載の前記光ファイバ配列導入保持体(Wg)の前記切欠(Wu1,Wu2,…)を、より有効に活用できるからである。
したがって、前記光ファイバ配列寸法縮小ガイド(Gc)を光ファイババンドル構造体(U)の組立てのための治具として捉え、組立てが完了した段階で、前記光ファイバ配列寸法縮小ガイド(Gc)を取り外すことを前提として光ファイババンドル構造体(U)を設計しても構わない。
このように構成することにより、前記光ファイバ配列寸法縮小部(Zc)の領域において、前記光ファイバ(F1,F3,…)それぞれが、そのあるべき位置、すなわち設計上の理想の位置に配置される。
なお、図では、U字状の凹部を具備するものを例示したが、例えばV字状の凹部を具備するようにしても構わない。
図11の(c)では、前記光ファイバ配列寸法縮小ガイド(Gc,Gc’)は、断面が円形のものを例示したが、当然ながら、図11の(b)を参照して説明した、前記光ファイバ配列寸法縮小ガイド(Gc,Gc’)の内面にU字状やV字状の凹部を具備するテーパ部を有するように構成することもできる。
このような事態が発生した場合、前記光ファイバ配列寸法縮小部(Zc)の領域における前記保護被覆(Vs1,Vs3,…)が除去された状態の前記光ファイバ(F1,F3,…)に対し、作業者が、例えばピンセット等を用いて手作業によって交差を解除させる、などの方法に依拠することは、折れ易い光ファイバに対する安全の観点から好ましくない。
前記光ファイババンドル(B)の軸に垂直な平面(Ags)による断面の様子を表す図13の(a)を参照して理解できるように、前記光ファイバ配列位置整列ガイド(Gs)は、テーパ状の外側面を有する部材であり、該光ファイバ配列位置整列ガイド(Gs)が存在することにより、複数の光ファイバの交差が無く、前記光ファイバ配列端部維持体(Hb)の近傍に前記端部(N1,N2,…)が集まる状態を、自動的かつ安全に実現することが可能となる。
ここで、前記光ファイバ配列端部維持体(Hb)が前記端部(N1,N2,…)を束ねた状態へ変態する動作に連動した前記光ファイバ配列位置整列ガイド(Gs)の移動の動作は、例えば歯車,ワイヤ,テコ等を使用した機械的機構や、電気制御を介した仕組みによって自動的に行われるものが望ましいが、作業者が連動するよう操作するようにしても構わない。
したがって、前記光ファイバ配列位置整列ガイド(Gs)を光ファイババンドル構造体(U)の組立てのための治具として捉え、組立てが完了した段階で、前記光ファイバ配列位置整列ガイド(Gs)を取り外すことを前提として光ファイババンドル構造体(U)を設計しても構わない。
このように構成することにより、前記光ファイバ配列寸法縮小部(Zc)の領域において、前記光ファイバ(F1,F3,…)それぞれが、そのあるべき位置、すなわち設計上の理想の位置に配置される。
なお、図では、U字状の凹部を具備するものを例示したが、例えばV字状の凹部を具備するようにしても構わない。
図13の(c)では、前記光ファイバ配列位置整列ガイド(Gs,Gs’)は、断面が円形のものを例示したが、当然ながら、図13の(b)を参照して説明した、前記光ファイバ配列位置整列ガイド(Gs,Gs’)の内面にU字状やV字状の凹部を具備するテーパ部を有するように構成することもできる。
例えば、前記光ファイバ配列寸法縮小ガイド(Gc)と前記光ファイバ配列位置整列ガイド(Gs)とを適用する場合は、先ず前記光ファイバ配列位置整列ガイド(Gs)を設置した後、前記光ファイバ配列寸法縮小ガイド(Gc)を機能発現すればよい。
また、これらに加えて前記光ファイバ配列寸法縮小ガイド(Gc’)と前記光ファイバ配列位置整列ガイド(Gs’)とをさらに適用する場合は、上記の次に前記光ファイバ配列位置整列ガイド(Gs’)を設置した後、前記光ファイバ配列寸法縮小ガイド(Gc’)を機能発現すればよい。
要素光源(L1)に設けられている、少なくとも1個の発光素子(Y1a,Y1b,…)は、駆動回路(P1a,P1b,…)によって駆動されて発光する。
なお、前記発光素子(Y1a,Y1b,…)の個々については、ここでは、例えば半導体レーザや、半導体レーザの放射光を、高調波発生・光パラメトリック効果などのような非線形光学現象を利用して波長変換する光源などであり、そのような光源の複数個を直列接続、あるいは並列接続、さらには直並列接続するなどして、1個の前記駆動回路(P1a,P1b,…)によって駆動できるものとしている。
制御回路(Kc)は、駆動回路制御信号(J1a,J1b,…,J2a,J2b,…)を介して前記駆動回路(P1a,P1b,…,P2a,P2b,…)毎に独立に制御し、それぞれの前記発光素子(Y1a,Y1b,…,Y2a,Y2b,…)に規定の電力を投入することができるように構成されている。
要素光源(L1,L2,…)それぞれは、プラグとレセプタクルとに分離可能な光ファイバコネクタ(Cn1,Cn2,…)によって光ファイバケーブル(Vf1,Vf2,…)と結合することができる。
前記発光素子(Y1a,Y1b,…,Y2a,Y2b,…)から発せられた光は、例えばレンズから成る集光光学系(Ec1,Ec2,…)によって前記光ファイバケーブル(Vf1,Vf2,…)のコアの入射端(Ei1,Ei2,…)に集光されることにより、前記光ファイバケーブル(Vf1,Vf2,…)の光ファイバ(F1,F2,…)に入射される。
図においては、前記光ファイバケーブル(Vf1,Vf2,…)の全部を前記光ファイバケーブル固定具(Wv)が一括して挟み込むものを記載したが、前記光ファイバケーブル(Vf1,Vf2,…)の個々に対し、光ファイバケーブル固定具を個別に用意して挟み込むようにしてもよい。
本図においては、前記光ファイバ配列端部維持体(Hb)は、ラックとピニオン(図示せず)を内蔵し、それによって駆動される直動案内(Mg)に固定されており、前記ピニオンを回転させるための回転ノブ(Mr)を、作業者が回すことにより、前記光ファイバ配列端部維持体(Hb)が下から上へ連続的に移動し、前記した、前記光ファイバ(F1,F2,…)の前記端部(N1,N2,…)を束ねた状態に移行される。
すなわち、本図の前記光ファイバ配列端部維持体(Hb)は、連続的かつ可逆的に変態可能であり、よって本図の光ファイバ配列端部維持体(Hb)は、前記端部(N1,N2,…)を束ねていない状態と前記端部(N1,N2,…)を束ねた状態との間を連続的かつ可逆的に変態可能であるため、前記したように前記光ファイバ(F1,F2,…)に対して安全であり、かつ前記光ファイバ(F1,F2,…)の何れかが破損した場合も、安全に交換して元の状態に戻すことができる。
なお、ここでは、前記要素光源(L1,L2,…)がR,G,Bの3原色の発光素子を具備することにより、光ファイババンドル構造体(U)が白色の前記出力光束(O)を放射するものを想定したが、R,G,Bの各色に対する別個の光ファイババンドル構造体設け、各色毎に空間変調を行って各色毎の画像を生成し、それらを合成することによりカラー画像を投影するようプロジェクタを構成するようにしてもよい。
図7には、1個のテーパ部を有する非一様内径穴(Ht)を具備し、それに光ファイバ(F1,F2,…)の全てが通される形態のものを例示したが、例えば蓮根のように複数個の穴を有するもので、それぞれの穴がテーパ部を有する非一様内径穴であって、そのそれぞれに対し、光ファイバ(F1,F2,…)の1本づつ、もしくは複数本づつが通されるようにしても構わない。
Ad2 矢印
Af 平面
Agc 平面
Ags 平面
Aw 平面
B 光ファイババンドル
Ca 外接円
Cb 光ファイバ配列端部ガイド
Cc コレットチャック
Cf 部材
Cg スリワリ
Cn1 光ファイバコネクタ
Cn2 光ファイバコネクタ
Ct テーパ部
Ec1 集光光学系
Ec2 集光光学系
Ei1 入射端
Ei2 入射端
F1 光ファイバ
F2 光ファイバ
F3 光ファイバ
Fe 光ファイババンドル端面
Gc 光ファイバ配列寸法縮小ガイド
Gc’ 光ファイバ配列寸法縮小ガイド
Gs 光ファイバ配列位置整列ガイド
Gs’ 光ファイバ配列位置整列ガイド
Hb 光ファイバ配列端部維持体
Hc1 テーパ部
Hc2 一様穴径部
Ht 非一様内径穴
J1a 駆動回路制御信号
J1b 駆動回路制御信号
J2a 駆動回路制御信号
J2b 駆動回路制御信号
Kc 制御回路
L1 要素光源
L2 要素光源
Lb 帯状部材
Lb’ 帯状部材
Lc 輪状部
Le1 帯状部材端部
Le2 帯状部材端部
Lf1 帯状部材端部保持部材
Lf2 帯状部材端部保持部材
Mg 直動案内
Mr 回転ノブ
N1 端部
N2 端部
O 出力光束
P1a 駆動回路
P1b 駆動回路
P2a 駆動回路
P2b 駆動回路
Sg 面
U 光ファイババンドル構造体
Va1 保護被覆端部付加部材
Ve1 保護被覆端面
Ve1’ 保護被覆端部付加部材端面
Vf1 光ファイバケーブル
Vf2 光ファイバケーブル
Vg 接着剤
Vs1 保護被覆
Vs3 保護被覆
Wb1 座グリ底面
Wg 光ファイバ配列導入保持体
Wh1 穴
Wh2 穴
Wh3 穴
Wh4 穴
Ws1 座グリ
Ws2 座グリ
Ws3 座グリ
Ws4 座グリ
Wu1 切欠
Wu2 切欠
Wv 光ファイバケーブル固定具
Y1a 発光素子
Y1b 発光素子
Y2a 発光素子
Y2b 発光素子
Zc 光ファイバ配列寸法縮小部
Zi 光ファイバ導入配列部
Claims (11)
- 少なくとも一方の側の端部(N1,N2,…)を束ねて光ファイババンドル(B)を構成する、複数本の光ファイバ(F1,F2,…)と、
束ねられる前の前記光ファイバ(F1,F2,…)それぞれの位置を決める光ファイバ配列導入保持体(Wg)と、
前記光ファイバ配列導入保持体(Wg)と前記端部(N1,N2,…)の間で前記光ファイバ(F1,F2,…)に対する配列寸法縮小を行って、前記端部(N1,N2,…)を束ねた状態を維持するための光ファイバ配列端部維持体(Hb)とを具備して組立てられる光ファイババンドル構造体(U)であって、
前記光ファイバ配列端部維持体(Hb)は、前記端部(N1,N2,…)を束ねていない状態と前記端部(N1,N2,…)を束ねた状態との間を連続的かつ可逆的に変態可能とすることにより、組立て完了後であっても、組立て時とは逆の操作を行うことにより前記端部(N1,N2,…)を束ねていない状態に戻し、前記光ファイバ(F1,F2,…)のうちの任意の1本または複数本を取り外すこと、および再度組立て完了後の状態に戻すことが可能であることを特徴とする光ファイババンドル構造体。 - 前記光ファイバ配列端部維持体(Hb)は、前記端部(N1,N2,…)を束ねていない状態から、前記端部(N1,N2,…)相互の隙間が徐々に減じるように、前記端部(N1,N2,…)を束ねた状態に変態可能であることを特徴とする、請求項1に記載の光ファイババンドル構造体。
- 前記光ファイバ(F1,F2,…)は、その周囲に被着せしめられた保護被覆を具備する光ファイバケーブルに対し、前記端部(N1,N2,…)に至る手前の規定位置から前記端部(N1,N2,…)に亘って、太さを減ずるために、保護被覆の少なくとも一部が除去されて形成されており、前記光ファイバ配列導入保持体(Wg)は、前記光ファイバ(F1,F2,…)が通過可能な穴(Wh1,Wh2,…)または切欠(Wu1,Wu2,…)を有するとともに、除去後に残された保護被覆における保護被覆端面(Ve1,…)と、前記穴(Wh1,Wh2,…)または前記切欠(Wu1,Wu2,…)の周囲に存在する前記光ファイバ配列導入保持体(Wg)の部分とが接触することを特徴とする請求項1または2に記載の光ファイババンドル構造体。
- 前記保護被覆端面(Ve1,…)と接触する前記した前記穴(Wh1,Wh2,…)または前記切欠(Wu1,Wu2,…)の周囲に存在する前記光ファイバ配列導入保持体(Wg)の部分の、前記光ファイババンドル(B)の軸方向での位置を、前記穴(Wh1,Wh2,…)または前記切欠(Wu1,Wu2,…)のそれぞれ毎に規定することを特徴とする請求項3に記載の光ファイババンドル構造体。
- 前記保護被覆端面(Ve1,…)との相対的位置関係が確定された保護被覆端部付加部材(Va1,…)が前記光ファイバケーブルに固定され、前記保護被覆端面(Ve1,…)に替えて前記保護被覆端部付加部材(Va1,…)と、前記穴(Wh1,Wh2,…)または前記切欠(Wu1,Wu2,…)の周囲に存在する前記光ファイバ配列導入保持体(Wg)の部分とが接触することを特徴とする請求項3または4に記載の光ファイババンドル構造体。
- 前記光ファイバ配列端部維持体(Hb)は、光ファイバにおける前記端部(N1,N2,…)に向かう方向に内法が徐々に小さくなるテーパ部を有する非一様内径穴(Ht)を具備し、該非一様内径穴(Ht)の内法が最も小さい箇所によって、前記端部(N1,N2,…)における前記光ファイバ(F1,F2,…)の配列の全体太さが規定されることを特徴とする請求項1、2または5に記載の光ファイババンドル構造体。
- 前記光ファイバ配列端部維持体(Hb)は、可撓性のある帯状または線状の材料を用いて作った輪状部(Lc)を有する部材であって、その両端に張力を与えることにより、前記輪状部(Lc)の内径が縮径することにより前記端部(N1,N2,…)を束ねた状態を維持することを特徴とする請求項1、2または5に記載の光ファイババンドル構造体。
- 前記光ファイバ配列端部維持体(Hb)は、コレットチャック(Cc)であることを特徴とする請求項1、2または5に記載の光ファイババンドル構造体。
- 請求項1、2または5に記載の光ファイババンドル構造体において、
前記光ファイバ配列導入保持体(Wg)よりも前記端部(N1,N2,…)の側に、前記光ファイバ(F1,F2,…)の配列の全体太さが、前記端部(N1,N2,…)に向かうに従って徐々に細くなるよう、前記光ファイバ(F1,F2,…)それぞれの軸の方向を規定する光ファイバ配列寸法縮小ガイド(Gc)を設置することを特徴とする光ファイババンドル構造体の組立て方法。 - 請求項1、2または5に記載の光ファイババンドル構造体において、
前記端部(N1,N2,…)近傍における前記光ファイバ(F1,F2,…)の配列の整列を規定するための光ファイバ配列位置整列ガイド(Gs)を設置するとともに、前記光ファイバ配列端部維持体(Hb)が前記端部(N1,N2,…)を束ねた状態へ変態を完了する前に、前記光ファイバ配列位置整列ガイド(Gs)を前記光ファイバ(F1,F2,…)の並びの径が太くなる方向に移動させることを特徴とする光ファイババンドル構造体の組立て方法。 - 前記光ファイバ(F1,F2,…)それぞれの他方の端部からコヒーレント光を入射するとともに、請求項1から8に記載の光ファイババンドル構造体(U)の前記端部(N1,N2,…)の側の端面から光を射出することを特徴とする光源装置。
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