JPH07211117A - 集中化照明システム - Google Patents

集中化照明システム

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JPH07211117A
JPH07211117A JP6252573A JP25257394A JPH07211117A JP H07211117 A JPH07211117 A JP H07211117A JP 6252573 A JP6252573 A JP 6252573A JP 25257394 A JP25257394 A JP 25257394A JP H07211117 A JPH07211117 A JP H07211117A
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light
lighting system
shaped
mirror
light source
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JP6252573A
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Inventor
John M Davenport
ジョン・マーティン・ダベンポート
Richard L Hansler
リチャード・ローウェル・ハンスラー
William James Cassarly
ウイリアム・ジェームス・キャッサリー
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General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4298—Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with non-coherent light sources and/or radiation detectors, e.g. lamps, incandescent bulbs, scintillation chambers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0005—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being of the fibre type
    • G02B6/0006—Coupling light into the fibre

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 反射器構成を用いて分割される光出力を一対
の光伝導部材の入力面に効率的に結合させることのでき
る集中化照明システムを提供する。 【構成】 楕円体形状の反射器部材１４の第１の光学焦
点に配設されている高強度光源１２を有している集中化
照明システム１０が提供される。反射器部材１４に対応
する第２の光学焦点の前方に配設されている鏡部材１６
が、光源１２から光出力を受け取ると共に、光出力を少
なくとも第１及び第２のビーム部に分割するように構成
されている。鏡部材１６は、第１及び第２のビーム部を
互いに９０度以上離すように構成されている。対応する
少なくとも第１及び第２の１８及び２０が、第１及び第
２のビーム部を受け取ると共に、光出力を光源１２から
離れた位置に伝えるように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、二出力を有している高
効率光源に関し、更に詳しく述べると、本発明は、反射
器構成を用いて光出力が分割される単一の高輝度ランプ
を用いることにより、このような光出力が一対の光ファ
イバの入力面に効率的に結合される上述のような高効率
光源に関する。
【０００２】
【従来の技術】光源から離れた２つの位置に分配し得る
単一の光源を設けることが望ましい、種々の集中化照明
の用途に対して、高輝度光源が提案されてきた。例え
ば、このような単一光源二出力の構成は、前端照明の目
的で自動車産業で有利に用いることができた。この目的
のためにこのような構成が、１９９０年９月１８日及び
１９９３年６月２９日にダベンポート（Davenport ）等
に付与され、本発明と同じ譲り受け人にそれぞれ譲渡さ
れた米国特許番号第４９５８２６３号及び同第５２２２
７９３号で提案された。このような集中化光源／遠隔光
出力構成は、商品表示の場所、又は医療用計測若しくは
科学計測のような他の用途においても用いることができ
る。このような用途、特に自動車の前方照明構成では、
互いに反対方向に向いている２つのポートから光源を出
すことが望ましいことがある。上述の米国特許番号第５
２２２７９３号の図７に示されているように、１つの手
法では、２つの楕円体形状の反射器が背中合わせの相対
的配置で接合されており、反射器の部分が接合されてい
る点のほぼ中心に光源が配設されている。この手法は、
互いに反対方向に光源を出る２つの光出力を得るために
有効ではあったが、実行するためには精密な製造及び組
み立ての工程が必要となるので、最終製品が高価とな
る。従って、構成要素の製造及びそれらを組み立ててシ
ステム構成とすることについて、単一光源二出力照明構
成が妥当なコストで得られれば有利になる。
【０００３】単一光源から二出力を供給するもう１つの
手法は、前述の米国特許番号第５２２２７９３号の図３
に示されているような反射器及び反射鏡の構成を用いる
ものである。この構成では、楕円体形状の反射器からの
光出力が平らな反射鏡表面から反射されて、接触してい
る光ファイバの入力面に入るように、２つの光ファイバ
が互いに密接に接触して配設されている。このとき、互
いに１８０度離れた領域への光出力の有効な分離が行わ
れるようなやり方で光ファイバの長さを整えることがで
きる。この手法は、例えば自動車の前方照明システムの
両側に伝えられるように光出力を分割するのには有効で
あるが、このビーム分割を行うやり方により、光の損失
が顕著になり、その結果、並行する２つのライトガイド
の入力表面の形状が出力ビームパターンと合致しないの
で、ライトガイドの間の並行構成の縁（エッジ）の周り
で光が失われる。更に、光ファイバが通る空間は限られ
ているので、９０度と１８０度との間の分離角度で光フ
ァイバが光源を出ることが望ましい。このようにするこ
とにより、必要な２つの前端位置への分離を行うため
に、光ファイバを曲げることが回避される。
【０００４】更に、ライトガイド又は光結合器の縦軸に
対して、より小さな角度で光がライトガイド又は中間の
光結合部材に入るような光結合構成が得られれば有利に
なる。ライトガイド又は光結合器への入射角を最小にす
ることにより、ライトガイド又は光結合器内で生じる光
線のはねかえりが少なくなる。各はねかえりにより測定
可能な光損失が生じるので、入射角を小さくする、従っ
て、ライトガイド又は光結合器内の光線のはねかえりの
数を減少させることにより、このような損失を最小限に
することができる。
【０００５】入射角の減少と共に、ある集中化照明シス
テムで得られるものに比べてより大きな入力表面積を提
供することができれば、更に有利になる。例えば、自動
車の前方照明の用途の場合、光源からの光出力を２つの
前照灯（ヘッドライト）位置に送るために、直径が１２
ｍｍのライトガイドが通常用いられている。しかしなが
ら、米国特許番号第５２２２７９３号に述べられている
ような短アーク・ギャップの光源及び楕円体形の反射器
を用いる照明システムの場合には、直径が１９ｍｍの丸
い表面領域に出てくる光をピックアップするためには、
１２ｍｍのライトガイドは有効でない。従って、より大
きな入力表面積でできる限り多くの光を集め、しかもこ
のような光が大きな入射角にわたって集まることを避け
られることが望ましい。
【０００６】
【発明の概要】本発明は、光源と光収集構成との間で最
大の入力結合効率を達成する集中化照明システムを提供
する。この集中化照明システムは更に、互いに９０度以
上離れたポートでこのような光出力の分配を行う。そし
て光収集構成への光入力は、最大入力表面積で、しかも
より小さな入射角で行われる。
【０００７】本発明の原理によれば、所定のビームパタ
ーンで光出力を発生する役目を果たす高強度光源を含ん
でいる集中化照明システムが提供される。光源は、曲線
状反射器部材に対応する第１の光学焦点にほぼ配設され
ている。反射鏡部材は、反射器部材に対応する第２の光
学焦点の前方に配設されていると共に、光源からの光出
力が、光源からの所定のビームパターン出力と本質的に
同じ形状をそれぞれ有している少なくとも第１及び第２
のビーム部に分割されるように、反射鏡部材は構成され
ている。反射鏡部材は更に、少なくとも第１及び第２の
ビーム部を互いに少なくとも９０度以上離す役目を果た
す。少なくとも第１及び第２の光伝導部材が第１及び第
２のビーム部をそれぞれ受け取って、光出力を光源から
離れた位置に送る役目を果たす。
【０００８】本発明の一実施例では、反射鏡部材は第１
及び第２の反射鏡部で構成されており、第１及び第２の
反射鏡部は、それらの間に形成されている角度が約８５
度以下であるＶ字形状の構成で接合されている。光伝導
部材がライトガイドであっても、光結合素子であって
も、光伝導部材への光線の入射角を最小にするために、
反射鏡部相互の間の離隔角度を小さくすることができ
る。
【０００９】
【実施例】以下の詳細な説明では、図面を参照して説明
する。図１に示すように本発明の集中化照明システム１
０は、反射器部材１４内に配設されている高強度（輝
度）光源１２を含んでいる。反射器部材１４は、光源１
２を配設することができる第１の光学焦点が形成される
ように楕円体形状、又は他の弧状にすることができる。
光源１２は、１９９３年８月２４日にマシューズ（Math
ews ）等に付与され、本発明と同じ譲り受け人に譲渡さ
れ、ここに引用されている米国特許番号第５２３９２３
０号に説明されているような高強度放電ランプとするこ
とができる。この特許に述べられているところによれ
ば、光源のアーク・ギャップは、４ｍｍ以下のオーダと
短く、輝度レベルは、アーク・ギャップ単位面積のセン
チメートル当たり約５００００ルーメンである。これに
代わる型の光源をここに開示された集中化照明システム
と共に用いることができることは、理解されるはずであ
る。例えば、アーク・ギャップがより長く、輝度レベル
がより低い他の放電ランプのみでなく、タングステン・
ハロゲン光源を用いた白熱電球を用いることが可能であ
る。
【００１０】楕円体形状の反射器部材１４は、開放端１
４ａと、ネック部１４ｂとを有している。ネック部１４
ｂには、光源１２の一端が装着されている。光源１２
は、反射器部材１４に対応する第１の光学焦点において
反射器部材１４の縦軸に沿って装着されている。反射器
部材１４の第１の光学焦点での光源１２のこのような位
置決めにより、短アーク・ギャップ高輝度光源１２は集
中された光出力を発生し、この光出力が反射器部材１４
に対応する第２の光学焦点に作像されることが知られて
いる。
【００１１】例えば自動車の前方照明の用途に必要とな
るような二光出力構成を達成するために、第２の光学焦
点に生じる作像された光出力を分割する必要がある。図
１の集中化照明システム１０では、光出力分割動作は、
反射器部材１４の開放端１４ａとこのような反射器の第
２の光学焦点との間に配設されているビーム分割反射鏡
１６によって行われる。ビーム分割反射鏡１６は、４５
度の入射角に対して設計されている多層、非吸収の鏡で
あり、光学供給会社から市販されている。
【００１２】楕円体形状の反射器部材１４内に軸方向に
装着されている短アーク・ギャップ光源１２は、最高の
光輝度が円形スポットの中心に生じると共にその中心か
ら半径方向外側に漸減する円形スポットとして、第２の
光学焦点に作像される。ライトガイドから送られるビー
ムパターンがビームの形状、強度及び色に関して実質的
に同じであることは、望ましい特徴であり、自動車の前
方照明の場合には必要な特徴である。ビーム分割反射鏡
部材１６を用いて、光源１２の点光源光出力から分割さ
れた第１及び第２の円形ビーム部と精密に同心に、一対
の円形ライトガイド１８及び２０の入力端を配置するこ
とができる。反射器部材１４の第２の光学焦点の前方に
配置されているビーム分割反射鏡部材１６は、単一の光
出力を反射ビームと伝導ビームとに分割する役目を果た
す。反射ビームと伝導ビームとの各々は、形状、強度及
び色が互いに実質的に同じである。伝導ビームと反射ビ
ームとは、ライトガイド１８及び２０の入力端にそれぞ
れ導かれる。
【００１３】入射角が４５度のビーム分割反射鏡部材１
６を用いることにより、第１及び第２の円形のライトガ
イド１８及び２０を互いに９０度離して配設することが
できる。このとき、図１の集中化照明システム１０が自
動車の前方照明の用途に用いられる場合には、ライトガ
イド１８及び２０の一方又は両方を曲げて１８０度の広
がりを生じることにより、自動車の２つの前照灯位置に
達するようにしなければならない。
【００１４】図１の集中化照明システム１０は更に、ハ
ウジング２６を含んでいる。ハウジング２６は、光源１
２、反射器部材１４、ビーム分割反射鏡部材１６の他
に、光源１２にエネルギを与えるために必要な安定回路
２８を取り囲んでいる。安定回路２８は、通常の回路に
よって形成することができると共に、直流形又は交流形
の外部電源（図示していない）から電力を得ることがで
きる。ハウジング２６を出るライトガイド１８及び２０
の各々の部分の周りに、被覆（クラッディング）スリー
ブ２２及び２４を配設することができる。図１に示すよ
うな集中化照明システム１０を組み立て、動作させた。
その結果、結合効率が改善され、反射ビームによって１
０５０ルーメンが直径１２ｍｍのライトガイドに導か
れ、伝導ビームによって１０６４ルーメンが直径１２ｍ
ｍのライトガイドに導かれた。集中された光出力が低温
反射鏡伝達により直径１２ｍｍの単一ライトガイドへ向
けられたとき、このようなライトガイドの入力端に２０
５９ルーメンが導かれた。従って、本発明のビーム分割
構成は、ビーム分割の際に高度の結合効率を達成し、更
にビーム部の強度、形状及び色が実質的に同じになるよ
うな分割を行うことがわかる。更に、ビーム分割動作に
よって生じる伝導ビーム部及び反射ビーム部は互いに同
じ形状であると共に、実際に、光源１２からのビームパ
ターン出力と同じ円形であるので、横断面の形状が円形
であると共に、高輝度の円形中心部及び輝度があまり低
下していない外周部に対応する反射ビーム部及び伝導ビ
ーム部の大きさと実質的に同じ大きさにされているライ
トガイドの選択によって、最大結合効率を達成すること
ができる。並行する接触関係で接合されている２つの別
々の円形のライトガイドによって占められている領域に
円形の光出力を向けるために低温反射鏡伝達手法を用い
た２ポート構成の場合には、このような結合効率は達成
できなかった。このような並行な構成では、より大きな
円形の横断面積を得るためにふさがなかった接合された
ライトガイドの縁（エッジ）の周りでかなりの量の光が
失われる。
【００１５】図２に示すように、図１で説明したのと類
似の構成要素を用いている代替の集中化照明システム５
０が提案されている。図２では、類似の構成要素は図１
と同じ参照番号で表されている。しかしながら、図１の
集中化照明システム１０と異なり、図２のシステム５０
の二出力構成では、第１及び第２のライトガイド１８及
び２０は互いに１８０度離れてハウジング２６を出る。
このようにして、自動車の前方照明の用途で必要とされ
る２つの前照灯位置に達するようにライトガイド１８及
び２０の一方又は両方を曲げる必要はもはやない。
【００１６】更に図１の集中化照明システム１０と異な
り、図２の照明システム５０では、Ｖ字形状の構成で接
合されている第１及び第２の反射鏡部３０ａ及び３０ｂ
を含んでいる反射鏡構成３０が用いられている。反射器
部材１４が±３０度の広がりにわたって光を出力する図
示の構成では、第１及び第２の反射鏡部３０ａ及び３０
ｂは、それらの間に約７５度の角度を形成するように接
合されている。ビーム分割反射鏡１６の配置と同様に、
図２のＶ字形状の反射鏡３０は、反射器部材１４の第２
の光学焦点の前方の位置に配設されている。もちろん、
９０度の開始点からの反射鏡部３０ａ及び３０ｂの間の
角度の離隔の減少は主として、反射器部材１４からのビ
ーム広がり出力によって決まることは理解されるはずで
ある。一般に、反射器１４の±３０度よりも広いビーム
広がりの場合、離隔角度が７５度から更に減少する。例
えば、±４０度のビーム広がりを用いる場合には、離隔
角度を約７０度に減少させるべきである。反対に、より
小さなビーム広がりを形成する場合には、離隔角度は必
要に応じて７５度と８５度との間まで大きくなる。反射
鏡部３０ａと反射鏡部３０ｂとの間の離隔角度のこのよ
うな調整により、図２の集中化照明システム５０はライ
トガイド１８及び２０への光入力の平均角度を最小にす
る。代替案として、最小の平均入射角を達成するため
に、反射鏡部３０ａ及び３０ｂを９０度の角度に向け
て、ライトガイド１８及び２０の角度を変えることも可
能である。
【００１７】第２の光学焦点の前方に指定されたように
配置し、反射鏡部３０ａ及び３０ｂの相互の向きを定め
ることにより、光源１２からの点光源出力を分割及び分
離して、互いに１８０度離れて、光源１２からのビーム
パターンの相当な部分と類似した形状の部分とすること
ができる。換言すれば、図２のＶ字形状の反射鏡部材３
０では、単一の点光源の光出力を分割して形状、強度及
び色が同じ部分とする点について、図１のビーム分割反
射鏡１６と同じ結果が得られる。しかしながら、ビーム
分割反射鏡１６ではビーム部が９０度隔たっているのに
対して、Ｖ字形状の反射鏡部材３０ではビーム部が１８
０度隔たっている。これにより、伝送ライトガイドを曲
げる必要なしに、光出力を互いに１８０度隔たった位置
に分配することができる。
【００１８】図２に示されるような集中化照明システム
５０全体を組み立てる際、このようなシステムは、図１
で説明したような安定回路構成２８も含んでおり、又、
ハウジング２６を出るライトガイド１８及び２０の部分
の周りに被覆スリーブ２２及び２４をも含み得ることは
理解されるはずである。更に、組み立て動作には、Ｖ字
形状の反射鏡部材３０の最上部と揃うように、ライトガ
イド１８及び２０の入力端を配設する工程が含まれてい
る。このようにＶ字形状の反射鏡部材３０と、ライトガ
イド１８及び２０とを揃えることにより、集中化照明シ
ステム５０では、ライトガイド１８及び２０を２等分す
る水平平面より上方のライトガイド１８及び２０に入る
光の量が最大となる。ライトガイドへの光入力を最大に
することのできる反射鏡部３０ａ及び３０ｂの向きは、
約８５度よりも小さな角度、好ましくは７５度の角度で
ある。反射鏡部３０ａ及び３０ｂが相互に９０度の角度
で配設されていれば、ライトガイドの光入力の大部分が
ライトガイドを２等分する平面より上方となることによ
り、ライトガイド１８及び２０の送出端でのビームパタ
ーン出力は一様でなくなるということが測定された。し
かしながら、前に述べたように、ライトガイド１８及び
２０の角度を回転させることにより、平均入射角を最小
にすることができる。更に、約８５度よりも大きなＶ字
形状の反射鏡の角度でライトガイドに入る光線は、出力
端に達するまでにライトガイド内で、より多くのはねか
えり動作を受ける。ライトガイド内で生じるはねかえり
が多いほど、より大きな光損失が生じることが知られて
いる。従って、８５度よりも小さな、好ましくは７５度
の反射鏡部相互の間の向きを用いることにより、このよ
うなライトガイドを２等分する平面に対して対称に光が
ライトガイド１８及び２０に入る。このようにして、入
力光は垂直方向に軸に対して、より小さな角度に広が
り、水平方向には変化がない。このことは、光のより大
きな部分がライトガイド１８及び２０の軸に対してより
一層平行になるので、入力光のはねかえりが少なくな
り、経路が短くなることを意味する。従って、図２に示
されるような集中化照明システム５０では、反射鏡部３
０ａと反射鏡部３０ｂとの間の角度がもっと大きい場合
に生じるようなはねかえりの数を減少させることによ
り、ライトガイド１８及び２０の出力端におけるビーム
形状が一様となり、ライトガイド１８及び２０を通る光
損失が小さくなる。８５度よりも小さな角度で接合され
ている反射鏡部を用いることによるもう１つの利点は、
このようなＶ字形状の反射鏡構成を光源／反射器構成に
対してより近くなるように動かすことができるので、シ
ステム全体の大きさを小さくすることができるというこ
とである。
【００１９】図２では、反射鏡部３０ａと反射鏡部３０
ｂとの離隔角度は７５度であるが、約８５度よりも小さ
な他の角度も用いることができることは理解されるはず
である。約±３０度にわたって広がった楕円体形状の反
射器部材１４から光が出力されるという事実により、集
中化照明システム５０では７５度という値が最も適当で
ある。楕円体形状の反射器部材１４からの光出力とＶ字
形状の反射鏡との間の結合効率を最大にするために、ビ
ーム広がりのほぼ半分、この場合には光ビームを約１５
度回転させる必要がある。この１５度のビーム回転によ
り、反射鏡部を相互に９０度のもとの向きからそれぞれ
約７．５度離れるように回転させなければならないこと
になる。この同じ関係は、ビーム広がりが３０度と異な
る代替のの反射器についても当てはまり、広がりが８５
度よりも小さなこのような他の反射器及びＶ字形状の反
射鏡は、本発明の要旨の範囲内にある。
【００２０】図３に示すように、もう１つの代替の集中
化照明システム６０は、図１及び図２で前に説明したの
と同様な多数の構成要素を含んでおり、従って、同じ参
照番号が用いられている。図３の集中化照明システム６
０は更に、前に説明したものよりも寸法の小さなライト
ガイドを用いることができるか、又はＶ字形状の反射鏡
構成３０から出てくる光出力をより多く集められるよう
にする図２のシステム５０に対する変形を含んでいる。
ライトガイドの大きさ又はＶ字形状の反射鏡３０からの
光ピックアップの量を変えることは、部分的にハウジン
グ２６内に配設されていると共に、スリーブ部材２２及
び２４によってライトガイド１８及び２０に接合される
ようにハウジング２６の外側に部分的に伸びているじょ
うご形状の光結合器部材３２及び３４を用いることによ
り行われる。じょうご形状の結合器部材３２及び３４
は、溶融石英材料で構成することができる。図１の集中
化照明システム１０について説明したように、伝導ビー
ム部及び反射ビーム部の入力光レベルを測定するために
１２ｍｍのライトガイドが用いられた。このような直径
１２ｍｍのライトガイドは、ほとんどの集中化照明シス
テムで用いるのに適しており、これにより、種々の広が
りの光送出位置に光出力を送出するために十分なシステ
ムの柔軟性が得られる。しかしながら、より柔軟な１２
ｍｍの直径のライトガイドが必要とされないシステムで
は、より大きな直径のライトガイドを用いて、Ｖ字形状
の反射鏡構成３０から、より大きな光出力をピックアッ
プすることが可能である。例えば、前に説明したよう
に、光源１２からの点光源光出力は、形状が円形であっ
て、このような円形の中心で輝度が最高となり、円形ス
ポットの中心から半径方向外側に移るにつれて、輝度が
低下する。実際に、光源のアーク・ギャップは約４ｍｍ
よりも小さく、且つ反射器部材がこれに応じた大きさに
なっている光源、反射器構成では、直径約１９ｍｍから
付加的な光が得られることがわかっている。
【００２１】じょうご形状の結合器部材３２及び３４
は、１９ｍｍの寸法に向かう付加的な光出力のピックア
ップを可能とする、より大きな直径からライトガイド１
８及び２０の１２ｍｍの寸法へと先細にする（テーパを
付ける）ことができる。じょうご形状の結合器３２及び
３４の先細角度は、２、３度を超えるべきではない。反
射光に、この角度の２倍の方向変化が生じるからであ
る。更に、じょうご形状の結合器３２及び３４の長さ
は、じょうご形部からの反射が２回以上生じる光線が非
常に少なくなるような長さとすべきである。これらの必
要条件に合致する設計の一例では、じょうご形状の結合
器３２及び３４の全長は２５ｍｍであって、直径は１５
ｍｍから１２ｍｍと先細になっており、これは、３．４
度のテーパ角度に対応している。実際に、この設計によ
り、輝度が最低であり且つ光線が最大の角度（３０度に
近い）となるじょうご形状の結合器３２及び３４の縁に
近い光線で、じょうご形部内でじょうご形結合器３２及
び３４に２回当たるものは少なくなることが確かめられ
た。縁の近くの光線の大部分は小角度の光線であり、こ
れら小角度の光線はこの３０度の限界よりもかなり小さ
な角度でじょうご形状の結合器３２及び３４の直線部に
入るので、じょうご形状の結合器３２及び３４内で多数
のはねかえりが生じない。じょうご形状の結合器３２及
び３４を用いて、結合効率の実際の測定を行った。まっ
すぐな１２ｍｍのライトガイドを用いたシステムに比べ
て、１２ｍｍのライトガイドからの光出力は、５．３％
改善されたことがわかった。更に、じょうご形状の結合
器３２及び３４を用いた集中化照明システム６０には、
出力が位置又は心合わせの小さな変化の影響を受け難い
という付加的な利点がある。同様に改善された結合効率
を得るために、図１の集中化照明システム１０において
じょうご形状の結合器部材３２及び３４を具体化できる
ことは理解されるはずである。
【００２２】本発明の上述の実施例は、本発明の好まし
い実施例を構成しているが、特許請求の範囲に記載され
たような本発明の要旨の範囲を逸脱することなく、本発
明の上述の実施例に変形を加え得ることは理解されるは
ずである。例えば、二出力構成ではなく、４ポート構成
を設けるように図２及び図３の反射鏡部材３０を変形す
ることも可能である。ピラミッド形に配設されていると
共に、反射鏡３０と同様に位置決めされ、角度を定めら
れた４つの反射鏡部を用いることにより、光出力を互い
に９０度隔たった４つの部分に分割することができる。
他の多重反射鏡構成も同様に有効であり得る。更に、Ｖ
字形状の反射鏡３０と共に、光源１２、反射器構成を用
いることができる。これにより、ライトガイド１８及び
２０又は光結合器３２及び３４が除去されれば、反射鏡
３０からの光出力が分割出力構成としての役目を果たす
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に従って構成された集中化照
明システムの断面の立面図である。
【図２】本発明のもう１つの実施例に従って構成された
もう１つの集中化照明システムの断面の立面図である。
【図３】光結合部材を含むように更に変形された図２の
集中化照明システムの断面の立面図である。
【符号の説明】
１０、５０、６０ 集中化照明システム １２ 高強度光源 １４ 反射器部材 １６ ビーム分割反射鏡部材 １８、２０ ライトガイド ３０ Ｖ字形状の反射鏡部材 ３０ａ、３０ｂ 反射鏡部 ３２、３４ じょうご形状の光結合器部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｂ 27/00 (72)発明者 ウイリアム・ジェームス・キャッサリー アメリカ合衆国、オハイオ州、リッチモン ド・ハイツ、リッチモンド・パーク・イ ー・エーピーティー・229、446番

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 所定のビームパターンで光出力を発生す
    るように構成されている高強度光源と、 該光源がその内部に設けられている反射器部材であっ
    て、該反射器部材は、曲線状の形状を成していると共
    に、該反射器部材に対応する第１の光学焦点を有してお
    り、前記光源は、ほぼ前記第１の光学焦点に設けられて
    いる、反射器部材と、 該反射器部材に対応する第２の光学焦点の前方に設けら
    れている鏡部材であって、該鏡部材は、前記光出力を受
    け取っていると共に、前記光源からの前記所定のビーム
    パターンと本質的に同じ形状をそれぞれ有している少な
    くとも第１及び第２のビーム部に前記光出力を分割する
    ように構成されており、該鏡部材は更に、互いに少なく
    とも９０度だけ前記少なくとも第１及び第２のビーム部
    を離すように構成されている、鏡部材とを備えた集中化
    照明システム。
  2. 【請求項２】 前記少なくとも第１及び第２のビーム部
    をそれぞれ受け取ると共に、前記光源から離れた位置に
    前記光出力を伝えるように構成されている少なくとも第
    １及び第２の光伝導部材を更に含んでいる請求項１に記
    載の集中化照明システム。
  3. 【請求項３】 前記鏡部材は、４５度の入射角を有して
    いる多層の非吸収ビーム分割鏡であり、該ビーム分割鏡
    は、伝導ビーム部である前記第１のビーム部と、反射ビ
    ーム部である前記第２のビーム部とに前記光出力を分割
    するように構成されており、前記伝導ビーム部と、前記
    反射ビーム部とは、前記少なくとも第１及び第２の光伝
    導部材に入力されるときの強度が実質的に同じである請
    求項２に記載の集中化照明システム。
  4. 【請求項４】 前記鏡部材は、その間に約８５度よりも
    小さな角度を形成するように互いに接合されている第１
    及び第２の鏡部で構成されているＶ字形鏡である請求項
    １に記載の集中化照明システム。
  5. 【請求項５】 前記反射器部材は、±３０度の範囲にわ
    たって前記光出力を出力するように構成されており、前
    記第１及び第２の鏡部は、該第１及び第２の鏡部の間に
    約７５度の角度を形成するように互いに接合されている
    請求項４に記載の集中化照明システム。
  6. 【請求項６】 前記少なくとも第１及び第２の光伝導部
    材は、それぞれの入力表面への光入力を受け取るじょう
    ご形光結合器であり、前記入力表面は、該入力表面に対
    応する第１の所定の横断表面積を有しており、前記第１
    の所定の横断表面積は、前記第１及び第２のじょうご形
    結合部材のそれぞれの出力端に対応する第２の所定の横
    断表面積よりも大きい請求項２に記載の集中化照明シス
    テム。
  7. 【請求項７】 前記じょうご形光結合器部材の各々は、
    前記出力端でまっすぐなライトガイドに接合されてお
    り、前記じょうご形結合器部材は更に、前記入力端の近
    くに形成されているじょうご形部を有しており、該じょ
    うご形部は、約５度よりも小さな対応するテーパ角度を
    有している請求項６に記載の集中化照明システム。
  8. 【請求項８】 曲線状の前記反射器部材は、楕円体形状
    を成している請求項１に記載の集中化照明システム。
  9. 【請求項９】 前記光源は、集中した光出力を発生する
    ことのできる高強度放電ランプである請求項１に記載の
    集中化照明システム。
  10. 【請求項１０】 前記少なくとも第１及び第２の光伝導
    部材は、互いに約１８０度隔てられている請求項４に記
    載の集中化照明システム。
  11. 【請求項１１】 対応する所定のビームパターンを有し
    ている光出力を発生するように構成されている高強度光
    源と、 対応する第１の光学焦点を有している楕円体形の反射器
    部材であって、前記光源は、ほぼ前記第１の光学焦点に
    設けられている、楕円体形の反射器部材と、 該反射器部材に対応する第２の光学焦点の前方に設けら
    れているＶ字形鏡部材であって、該Ｖ字形鏡部材は、前
    記光出力を受け取っていると共に、その間に約８５度よ
    りも小さな角度を形成するように互いに接合されている
    第１及び第２の鏡部で構成されており、該Ｖ字形鏡部材
    は、互いに反対向きの方向に反射される少なくとも第１
    及び第２のビーム部に前記光出力を分割するように構成
    されている、Ｖ字形鏡部材とを備えた集中化照明システ
    ム。
  12. 【請求項１２】 前記少なくとも第１及び第２のビーム
    部をそれぞれ受け取ると共に、前記光源から離れた位置
    に前記光出力を伝えるように構成されている少なくとも
    第１及び第２の光伝導部材を更に含んでいる請求項１１
    に記載の集中化照明システム。
  13. 【請求項１３】 前記少なくとも第１及び第２の光伝導
    部材は、該少なくとも第１及び第２の光伝導部材への光
    線の入射角を小さくするように、前記Ｖ字形鏡と同じ水
    平平面に沿って揃えられている請求項１１に記載の集中
    化照明システム。
  14. 【請求項１４】 前記少なくとも第１及び第２の光伝導
    部材は、それぞれの入力表面への光入力を受け取るじょ
    うご形光結合器であり、前記入力表面は、該入力表面に
    対応する第１の所定の横断表面積を有しており、前記第
    １の所定の横断表面積は、じょうご形光結合器のそれぞ
    れの出力端に対応する第２の所定の横断表面積よりも大
    きい請求項１１に記載の集中化照明システム。
  15. 【請求項１５】 前記じょうご形光結合器の各々は、前
    記入力端の近くに形成されているじょうご形部を有して
    おり、該じょうご形部は、約５度よりも小さな対応する
    テーパ角度を有している請求項１４に記載の集中化照明
    システム。
  16. 【請求項１６】 前記高強度光源は、長さが約４ｍｍよ
    りも短いと共にアーク・ギャップ単位面積のセンチメー
    トル当たり約５００００ルーメンを発生することのでき
    る対応するアーク・ギャップを有している高強度アーク
    放電光源である請求項１１に記載の集中化照明システ
    ム。
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