JPH087615A - Light distributing structure having auxiliary reflector - Google Patents

Light distributing structure having auxiliary reflector

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JPH087615A
JPH087615A JP14042894A JP14042894A JPH087615A JP H087615 A JPH087615 A JP H087615A JP 14042894 A JP14042894 A JP 14042894A JP 14042894 A JP14042894 A JP 14042894A JP H087615 A JPH087615 A JP H087615A
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光央 豊泉
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Abstract

PURPOSE:To improve an effective utilization factor of a light flux emitted from a light source by improving a light distributing structure. CONSTITUTION:Plural spheroidal reflectors 21a and 21b has respectively a first focus Pv and a second focus P2, and have the first focus P1 in common with each other. Light guides 22a and 22b are installed in the major axis direction of the spheroidal reflectors. Reflected light reflected by the spheroidal reflector 21a by emitting from a light source 5 as arrows (h, i and j) is condensed on the second focus P2, and passes, and is re-reflected by an auxiliary reflector 23a, and reaches a light receiving surface of the light guide 22a. An incident angle (theta1) of this re-reflected light on the light receiving surface of the light guide 22a is set not more than 1/2 of a critical angle of optical fiber constituting the light guide 22a.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、単一の光源から出射し
た光を複数のライトガイドに分配し、該複数のライトガ
イドのそれぞれによって光を灯具に導くための構造に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure for distributing light emitted from a single light source to a plurality of light guides and guiding the light to a lamp by each of the plurality of light guides.

【0002】[0002]

【従来の技術】単一の光源から出射した光束を多数のラ
イトガイドに分配して灯具に導く技術として、特開平2
−172102号の高輝度光源を用いた集中照明システ
ムが公知である。図4は上記の公知例を示す。同図
(A)に示す特殊管球1は硬質ガラス製で、その中に放
電発光機構が封入され、リード線1a,1bによって給
電される。この特殊管球1には多数(本例では5個)の
光ガイド1c〜1gが形成されていて、放電によって発
生した光はこれらの光ガイドにより分配されて導出され
る。同図(B)に示すごとく、多数の光ガイド1c〜1
gで導出された光は、それぞれ光ファイバー2c〜2g
によりそれぞれ灯具3c〜3gに導かれる(本図におい
て灯具3d,3eは図示を省略)。上記公知例において
は特殊管球1を必要とし、この部材は汎用性が無いため
実用上の不便が有る。こうした不便を解消して、一般に
市販されている光源バルブを使用し得るようにした図5
の構成も提案されている。同図に示した回転放物面鏡4
の焦点Fに光源5が設置されている。この光源5は、例
えば市販の水銀放電灯を使用することができ、着脱交換
が可能である。光源5から回転放物面鏡4に入射した光
は矢印a,b,cのように光軸Zと平行に反射される。
この平行光束に正対せしめて多数の光ファイバー6が配
置されていて、それぞれ光束を入射され、所望の個所
(図外の灯具)に導く、7は、熱線吸収用のガラスロッ
ドである。
2. Description of the Related Art As a technique for distributing a light beam emitted from a single light source to a large number of light guides and guiding it to a lamp, Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI-2 is proposed.
A centralized illumination system using a high brightness light source of No. 172102 is known. FIG. 4 shows the above known example. The special bulb 1 shown in FIG. 1A is made of hard glass, and the discharge light emitting mechanism is enclosed in the special bulb 1 and is fed by the lead wires 1a and 1b. A large number (five in this example) of light guides 1c to 1g are formed in the special tube 1, and the light generated by the discharge is distributed and led out by these light guides. As shown in FIG. 2B, a large number of light guides 1c-1c are provided.
The light guided in g is the optical fibers 2c to 2g, respectively.
Are led to the respective lamps 3c to 3g (the lamps 3d and 3e are not shown in the figure). In the above-mentioned known example, the special tube 1 is required, and this member is not versatile, which is inconvenient for practical use. By eliminating such inconvenience and making it possible to use a commercially available light source bulb, FIG.
The configuration of is also proposed. The rotating parabolic mirror 4 shown in FIG.
The light source 5 is installed at the focal point F of. As the light source 5, for example, a commercially available mercury discharge lamp can be used, and it can be attached / detached and replaced. Light incident on the paraboloidal mirror 4 from the light source 5 is reflected parallel to the optical axis Z as indicated by arrows a, b, and c.
A large number of optical fibers 6 are arranged so as to face the parallel light flux, and each of the light fluxes is incident and guided to a desired position (a lamp not shown) 7 is a glass rod for absorbing heat rays.

【0003】図5に示した従来技術においては、回転放
物面鏡4で反射された平行光束は、その光束分布密度が
一様である。従って、多数の光ファイバー6はそれぞれ
均等に光量を分配される。この光分配機構の用途によっ
ては、上述の均等分配機能が好都合な場合も有るが、例
えば車両用灯具の光源を単一化するには不適当である。
一般に車両は多数の灯具が搭載されており、前照灯やス
トップランプは比較的大きい光量を必要とし、テールラ
ンプやスモールランプは少ない光量で足りる。このた
め、図5の従来例を車両用灯具に適用して光源5の発光
を均等に分配すると、前照灯やストップランプは供給さ
れる光量が不足し、テールランプやスモールランプでは
供給される光量が過大となるため光フィルタで減光しな
ければならないという不具合を生じる。上記の不具合を
解消して、多数の光ガイドに対して意図的に光量を配分
し得る光分配構造として、図6に示す光分配構造が考え
られる。この構造は本発明者らが創作したものであっ
て、以下試案と呼ぶ。図6(A)は側面図であり、同図
(B)はそのB−B矢視図である。8は回転楕円面鏡で
あって、f1はその第1焦点、f2は同じく第2焦点、Z
は同じく光軸である。上記第1焦点付近に光源5を配置
する。この試案においては水銀放電管によって光源を構
成した。
In the prior art shown in FIG. 5, the parallel luminous flux reflected by the rotating parabolic mirror 4 has a uniform luminous flux distribution density. Therefore, a large number of optical fibers 6 are evenly distributed in the amount of light. Depending on the application of this light distribution mechanism, the above-mentioned uniform distribution function may be convenient, but it is not suitable for unifying the light source of a vehicle lamp, for example.
Generally, a vehicle is equipped with a large number of lamps, a headlight and a stop lamp require a relatively large amount of light, and a tail lamp and a small lamp require a small amount of light. Therefore, if the conventional example of FIG. 5 is applied to a vehicular lamp and the light emission of the light source 5 is evenly distributed, the headlamps and the stop lamps lack the light amount supplied, and the tail lamps and the small lamps supply the light amount. Is too large, there is a problem that the light must be dimmed by the optical filter. A light distribution structure shown in FIG. 6 is conceivable as a light distribution structure capable of intentionally distributing the light amount to a large number of light guides by solving the above-mentioned problems. This structure was created by the present inventors and will be referred to as a tentative plan hereinafter. FIG. 6 (A) is a side view, and FIG. 6 (B) is a BB arrow view thereof. 8 is a spheroidal mirror, f 1 is its first focal point, f 2 is also its second focal point, Z
Is also the optical axis. The light source 5 is arranged near the first focal point. In this proposal, the light source was composed of a mercury discharge tube.

【0004】上記の光源5から出射して回転楕円面鏡8
で反射された光束は矢印d,eのごとく第2焦点f2
集光して交差し、その後拡散する。この拡散光を受ける
位置に凸レンズ9を設けて集光し、矢印d′,e′のよ
うに平行光束とする。このような機能を有する凸レンズ
は、例えばプロジェクタ型前照灯用の非球面凸レンズと
して広く用いられている。なお本図6(A)は光軸Zに
関して上下対称であるから、矢印の符号は片側だけに付
してある。上記の平行光束d′,e′に正対せしめて多
数のライトガイド6を配置する。そのB−B矢視図は図
6(B)のごとくである。上記の平行光束の分布密度は
中央部が密で周辺部が疎である。これを利用して、例え
ば前照灯やストップランプのような大光量の灯具に光を
導くライトガイドは(B)図の6aのごとく中央部に配
置し、スモールランプやテールランプのように小光量の
灯具に光を導くライトガイドは(B)図の6bのように
周辺部に配置する。これにより、各灯具のそれぞれに対
して過不足無く光を配分することができる。また、図5
に示した従来技術においては、光ファイバー6の配設本
数を増加しようとすると、回転放物面鏡4を大径のもの
と交換して平行光束(矢印a,b,c)の径を大きくし
なければならなかったが、図6(A)に示した試案にお
いては回転楕円面鏡8を交換することなく凸レンズ9を
大径のものと交換するとともに該大径のレンズを灯具前
方へ移動させると、平行光束(矢印d′,e′)の径が
増加するので、ライトガイド6の配設本数を増加するこ
とができる。
The spheroidal mirror 8 is emitted from the light source 5 described above.
The light flux reflected at is focused on the second focal point f 2 as shown by arrows d and e, intersects, and then diffuses. A convex lens 9 is provided at a position for receiving the diffused light, and the light is condensed to form a parallel light flux as indicated by arrows d'and e '. A convex lens having such a function is widely used as an aspherical convex lens for a projector-type headlight, for example. Since FIG. 6A is vertically symmetrical with respect to the optical axis Z, the arrow mark is attached to only one side. A large number of light guides 6 are arranged so as to face the parallel light beams d'and e '. The BB arrow view is as shown in FIG. The distribution density of the parallel light flux is dense in the central portion and sparse in the peripheral portion. By using this, a light guide that guides light to a large amount of light such as a headlight or a stop lamp is arranged in the center as shown in 6a of FIG. 6B, and a small amount of light such as a small lamp or a tail lamp is arranged. The light guide for guiding the light to the lamp is arranged at the peripheral portion as shown in 6b of FIG. Accordingly, it is possible to distribute light to each of the lamps without excess or deficiency. Also, FIG.
In the prior art shown in (1), when the number of optical fibers 6 to be arranged is increased, the rotary parabolic mirror 4 is replaced with one having a large diameter to increase the diameter of the parallel light flux (arrows a, b, c). Although it had to be done, in the trial shown in FIG. 6A, the convex lens 9 is replaced with a large diameter lens without moving the spheroidal mirror 8 and the large diameter lens is moved forward of the lamp. Since the diameter of the parallel light flux (arrows d ', e') increases, the number of light guides 6 arranged can be increased.

【0005】図6に示した試案に係る光分配装置は、ラ
イトガイド6の配設本数を容易に変更できるという優れ
た効果を奏したが、凸レンズ9が比較的大重量の構成部
材であり、また該凸レンズ9による光の吸収や光の表面
反射による損失も生じる。前記図4の従来例と、図5の
公知例と、図6の試案との問題点を比較すると、図4の
従来例は特殊管球を用いてあるので光源バルブの交換が
容易でなく、図5の公知例はライトガイドの設置本数の
変更が容易でなく、図6の試案は凸レンズを設けるため
大重量になる。上記の不具合を解消するため、図7に示
したような光分配構造が提案されて公知になっている。
この図7に示した構造は本発明者が創作して別途出願中
の考案(実願平4−55689号・以下、先願の考案と
いう)であって、本図7は上記先願の考案に係る光分配
構造の1実施例に対応する斜視図である。1対の回転楕
円面鏡8A,8Bが対向せしめられて相互に固定されて
いる。本例においては短円筒状のアダプタ12を介して
取付ネジ8Cで固着されている。上記1対の回転楕円面
鏡8A,8Bで囲まれた空間内に光源5を設置する。本
例においては放電灯バーナーを光源として用いた。実線
で描いた10は上記光源5のソケットである。光源のソ
ケットは仮想線で示した10′の位置に設けてもよい。
11は給電用のハーネスである。前記短円筒状のアダプ
タ12に貫通固着して複数本(本例では5本)のライト
ガイド9a〜9dの受光部を、周方向に等間隔に、放射
状に配置する。これらのライトガイドはそれぞれ灯具
(図外)に接続されている。Zは、回転楕円面鏡8A,
8Bの光軸を表わしている。光源5から出射した光は、
1対の回転楕円面鏡8A,8Bにより繰り返して反射さ
れ、該1対の回転楕円面鏡8A,8Bで囲まれた空間内
は、あらゆる方向の光が均一な光束密度で分布した状態
となる(比喩的に言うならば、この空間内に光が充満す
る)。このため、各ライトガイド9a〜9bから、互い
に等しい光量が導出される。この実施例(図7)は、光
軸Zに関してほぼ対称であるため、各ライトガイドの分
配光量は高精度で均一となる。さらに、この作用から容
易に理解されるように、ライトガイドの設置本数は任意
に設定することができ、設計的自由度が大きい。また、
光源(例えば放電灯)が損耗したとき取付ネジ8Cを取
り外して容易に交換することができる。さらに、この実
施例から明らかなように凸レンズを使用しないので軽量
に構成することができる。以上に述べたように、図7に
示した先願の考案は光分配構造に係る最近の、かつ、最
も進歩した公知技術であって、(イ)凸レンズを用いな
いので軽量であり、(ロ)単一の光源から出射した光を
複数本のライトガイドに分配することができ、(ハ)上
記ライトガイドの設置本数を任意に設定することがで
き、その上(ハ)各ライトガイドに対する光量の配分が
均一である。
The light distributing device according to the tentative plan shown in FIG. 6 has an excellent effect that the number of the light guides 6 arranged can be easily changed, but the convex lens 9 is a relatively heavy component member. In addition, the convex lens 9 absorbs light and causes a loss due to surface reflection of light. Comparing the problems of the conventional example shown in FIG. 4, the known example shown in FIG. 5 and the trial example shown in FIG. 6, the conventional example shown in FIG. 4 uses a special bulb, so that it is not easy to replace the light source bulb. In the known example of FIG. 5, it is not easy to change the number of light guides to be installed, and the tentative plan of FIG. 6 is heavy because a convex lens is provided. In order to solve the above problems, a light distribution structure as shown in FIG. 7 has been proposed and is well known.
The structure shown in FIG. 7 is a device created by the present inventor and applied for separately (actual application No. 4-55689, hereinafter referred to as a device of the prior application). FIG. 6 is a perspective view corresponding to one example of a light distribution structure according to the present invention. A pair of spheroidal mirrors 8A and 8B are opposed to each other and fixed to each other. In this example, it is fixed with a mounting screw 8C via a short cylindrical adapter 12. The light source 5 is installed in the space surrounded by the pair of spheroidal mirrors 8A and 8B. In this example, a discharge lamp burner was used as the light source. Reference numeral 10 drawn by a solid line is a socket of the light source 5. The light source socket may be provided at the position 10 'shown by the phantom line.
Reference numeral 11 is a power supply harness. The light receiving portions of a plurality of (five in this example) light guides 9a to 9d fixed to the short cylindrical adapter 12 are arranged radially at equal intervals in the circumferential direction. Each of these light guides is connected to a lamp (not shown). Z is a spheroidal mirror 8A,
It represents the optical axis of 8B. The light emitted from the light source 5 is
In the space surrounded by the pair of spheroidal mirrors 8A and 8B repeatedly and surrounded by the pair of spheroidal mirrors 8A and 8B, light in all directions is distributed with a uniform luminous flux density. (Speaking figuratively, this space is filled with light). Therefore, equal light amounts are derived from the light guides 9a to 9b. Since this embodiment (FIG. 7) is substantially symmetrical with respect to the optical axis Z, the light distribution amount of each light guide becomes uniform with high accuracy. Further, as can be easily understood from this operation, the number of light guides to be installed can be set arbitrarily, and the degree of freedom in design is large. Also,
When the light source (for example, a discharge lamp) is worn, the mounting screw 8C can be removed and replaced easily. Further, as is apparent from this embodiment, since no convex lens is used, the weight can be reduced. As described above, the invention of the prior application shown in FIG. 7 is a recent and most advanced publicly known technology relating to the light distribution structure, and (a) is lightweight because it does not use a convex lens. ) Light emitted from a single light source can be distributed to multiple light guides, and (c) the number of light guides can be set arbitrarily, and (c) the amount of light for each light guide. Is evenly distributed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、図7に
示した先願の考案に係る光分配構造を出願した後、その
実用化試験,研究を続行し、実用面において所期の効果
が得られることを確認したが、なお、次に述べる点につ
いて改善の余地があることを発見し、これを確認した。
すなわち、ライトガイドを構成している光ファイバーに
は種々の型式のものが有るが、それぞれの型式の光ファ
イバーの光学的な特性値の一つに、受光面における入射
角の臨界角が有る。この臨界角を越える入射光は受光面
で全反射したり、また、光ファイバー内に入射しても正
しい状態で導光されなかったりする。先願の考案(図
7)においては、ライトガイド9a〜9eの受光面に入
射する光の入射角を制御できなかったので、臨界角を越
える入射角の光は有効に導き出すことが出来ず、光束の
有効利用率の向上に限界が有った。また、図6に示した
先行技術においては、光源5から出射して回転楕円面鏡
8に入射しない光束(同図6に示した立体角ωの範囲に
出射した光束)は有効に利用されないので、光分配構造
全体としての光束有効利用率は高くない。本発明は上述
の事情に鑑みて為されたものであって、光源から出射さ
れる光束の有効利用率の高い、新規な構成より成る光分
配構造を提供することを目的とする。
The inventors of the present invention applied for the light distribution structure according to the invention of the prior application shown in FIG. Although it was confirmed that the effect was obtained, it was found that there was room for improvement in the following points, and this was confirmed.
That is, although there are various types of optical fibers forming the light guide, one of the optical characteristic values of each type of optical fiber is the critical angle of the incident angle on the light receiving surface. Incident light that exceeds this critical angle may be totally reflected by the light-receiving surface, or may not be guided in a correct state even if it enters the optical fiber. In the invention of the prior application (FIG. 7), since the incident angle of the light incident on the light receiving surfaces of the light guides 9a to 9e could not be controlled, the light having the incident angle exceeding the critical angle could not be effectively derived. There was a limit to the improvement of the effective utilization rate of the luminous flux. Further, in the prior art shown in FIG. 6, the light flux emitted from the light source 5 and not incident on the spheroidal mirror 8 (the light flux emitted in the range of the solid angle ω shown in FIG. 6) is not effectively used. The luminous flux effective utilization rate of the entire light distribution structure is not high. The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a light distribution structure having a novel structure in which the effective utilization rate of a light beam emitted from a light source is high.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的(光束の有効
利用率向上)を達成するために創作した本発明の基本的
原理について、その1実施例に対応する図1を参照して
略述すると、21a,21bはそれぞれ回転楕円面リフ
レクタであって、第1焦点P1と第2焦点P2とを有して
おり、かつ、第1焦点P1を共有している。光源5は上
記第1焦点P1に配置され、この光源から矢印h,i,
jのごとく出射した光束は回転楕円面リフレクタ21a
で反射されて第2焦点P2に集光する。上記の第2焦点
2を通過した光は補助リフレクタ23aによってライ
トガイド22aの受光面に向けて再反射させる。この補
助リフレクタ23aを適宜の形状(図2を参照して後に
詳述)に構成し、上記の再反射した光路がライトガイド
22aの受光面に入射する角θ1を臨界角よりも小なら
しめる。上記の原理に基づいて前記の目的(有効利用率
向上)を達成するため本発明に係る光分配構造は、それ
ぞれ第1焦点と第2焦点とを有する複数個の回転楕円面
リフレクタが、それぞれの第1焦点位置を一致せしめて
配設されており、上記回転楕円面リフレクタの長軸を第
2焦点側の方向に延長した線に沿ってライトガイドの受
光部が配置されており、かつ、第1焦点の光源から出射
し、回転楕円面リフレクタで反射され、第2焦点に集光
した後、該第2焦点を通過した光束を、前記ライトガイ
ドの受光部に向けて反射する補助リフレクタが設けられ
ていて、前記の補助リフレクタで反射された光束がライ
トガイドの受光面に入射する入射角θ1が、該ライトガ
イドを構成している光ファイバの臨界角の1/2以下と
なるように設定されていることを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The basic principle of the present invention created to achieve the above-mentioned object (improvement of effective utilization of luminous flux) is outlined with reference to FIG. Then, 21a and 21b are spheroidal reflectors, respectively, having the first focal point P 1 and the second focal point P 2 and sharing the first focal point P 1 . The light source 5 is arranged at the first focal point P 1 and the arrows h, i,
The luminous flux emitted as j is the spheroidal reflector 21a.
It is reflected by and is condensed at the second focal point P 2 . The light passing through the second focal point P 2 is re-reflected by the auxiliary reflector 23a toward the light receiving surface of the light guide 22a. The auxiliary reflector 23a is formed in an appropriate shape (detailed later with reference to FIG. 2) so that the angle θ 1 at which the re-reflected light path is incident on the light receiving surface of the light guide 22a is smaller than the critical angle. . In order to achieve the above-mentioned object (improvement of effective utilization rate) based on the above-mentioned principle, the light distribution structure according to the present invention has a plurality of spheroidal reflectors each having a first focus and a second focus. The light receiving portion of the light guide is arranged along the line extending from the major axis of the spheroidal reflector in the direction of the second focal point. Provided is an auxiliary reflector that emits from a light source with one focus, is reflected by a spheroidal reflector, is condensed at a second focus, and then reflects the light flux passing through the second focus toward the light receiving portion of the light guide. The incident angle θ 1 at which the light beam reflected by the auxiliary reflector is incident on the light receiving surface of the light guide is equal to or less than ½ of the critical angle of the optical fiber forming the light guide. Is set And are characterized.

【0008】[0008]

【作用】上述の手段によると、回転楕円面リフレクタで
反射された光束の方向は一定でないが、第2焦点に集光
し、該第2焦点を通過する。第2焦点を通過した光束は
補助リフレクタで再反射され、ライトガイドの受光面に
対して臨界角以下の入射角で入射する。従って、ライト
ガイドの受光面に到達した光束は全反射したりすること
なくライトガイド内に入射して有効に利用される。
According to the above-mentioned means, although the direction of the light beam reflected by the spheroidal reflector is not constant, it is condensed at the second focus and passes through the second focus. The light flux passing through the second focal point is re-reflected by the auxiliary reflector and is incident on the light-receiving surface of the light guide at an incident angle equal to or less than the critical angle. Therefore, the light flux that has reached the light receiving surface of the light guide is not totally reflected but is incident on the light guide and is effectively used.

【0009】[0009]

【実施例】次に、図1ないし図3を順次に参照しつつ、
本発明の実施例を説明する。図1は本発明に係る補助リ
フレクタを備えた光分配構造を示し、要部を模式的に描
いた断面図に光路矢印を付記した図である。説明の便宜
上、図示のごとく直交座標軸Y,Zを想定する。21
a,21bは、それぞれ第1焦点P1と第2焦点P2とを
有する回転楕円面リフレクタであって、第1焦点P1
相互に一致せしめて連設され、第2焦点P2をそれぞれ
軸Z上に位置せしめている。すなわち、前の軸Zは楕円
の長軸方向と一致している。図示のAは長軸寸法、Bは
短軸寸法である。上記回転楕円リフレクタの長軸の延長
線に沿って、すなわちZ軸上に、ライトガイド22a,
22bが設置されている。前記第1焦点P1と第2焦点
2との間に、凹面鏡タイプの補助リフレクタ23a,
23bが、それぞれ凸面側を第1焦点に向けて、すなわ
ち反射面をそれぞれ第2焦点P2に向けるとともにライ
トガイド22a,22bの受光面に向けて配置されてい
る。上記の補助リフレクタ23a,23bはそれぞれ、
第2焦点を通過した光束をライトガイド22a,22b
の受光面に向けて、臨界角の半分以下の入射角θ1とな
るように再反射させる。本発明を実施する際、上記の再
反射光の入射角が臨界角の1/2以下となることが必要
条件であり、前記の入射角θ1は 0<2θ1<臨界角……………(1) 上記の式(1)の範囲内で変化することが許容される。
入射角は0以下であり得ないし、臨界角の半分以下であ
ることは本発明の目的を達成するために欠くことのでき
ない事であるから、上掲の式(1)の数値限定は理論的
根拠に基づいたものである。この許容角度範囲は、精密
光学的な立場から見るとかなり広い。すなわち、例えば
光ファイバーが石英ガラス製であって臨界角が約15度
の場合においては、 0°<θ1<7.5° ……………… (2) という広い許容範囲を有している。従って、図1に示し
た再反射光の入射角θ1が上掲の式(2)の範囲内に入
るような補助リフレクタ23a,23bの形状は、これ
を解析幾何学的な公式によって特定することは実際上、
きわめて困難であって、現代の光学技術によれば「補助
リフレクタで再反射された光束が、ライトガイドの受光
面に入射する入射角が臨界角の半分以下となるような、
補助リフレクタの反射面形状は如何様にも構成すること
ができ、設計的配慮に属する事項である。本実施例の補
助リフレクタは、再反射光のライトガイドに入射する入
射角が、臨界角よりも小さい角θ1′となるよう、次の
ようにして設計的に定めた。図2は前掲の図1における
補助リフレクタの立体的形状を求めるための設計手順を
示す図表であって、(A)はZ軸に対象な基準曲線を、
(B)は上記のZ軸を座標回転させる形に座標変換して
線分M′を求める手法を、(C)は上記の線分M′を軸
Zのまわりに回転せしめて、反射面を構成する回転面を
求める手法を、それぞれ表している。図2(A)に示す
ように、軸Zを軸とし、第2焦点P2を焦点位置とする
放物線よりなる線分Mを定める。図2(B)に示すよう
に、第2焦点P2を中心として、前記の線分Mを角θ1
だけ回転させる。図示の軸Z′は前記の軸Zが角θ1
だけ回転したときの形状を表しており、破線M′は角θ
1′だけ回転せしめられた放物線よりなる線分Mを表し
ている。この回転により、放物線Mの頂点P3は点P3
に移動する。図示の点P3″は、回転後の線分M′(破
線で示す・放物線より成っている)が軸Zと交差する点
である。図2(B)において、回転せしめられた放物線
よりなる線分M′が、Z軸よりも上方に位置している部
分(すなわち、前記の点P3″よりも上方の部分を考
え、図2(C)のごとく、軸Zを中心にして円弧矢印φ
のように回転させると、前記の線分M″は回転面を描
く。上記の回転の際、前記の軸Z′も一緒に回転させた
場合を想定すると、該軸Z′は、Z′,Z″で表わされ
ているような円錐を描く。ただし、本図2(C)は立体
的形状の推察が容易なように模式化してあり、正確な平
面図表ではない。(正確に描けば、回転体の底面は直線
となり、本図のように縦長の楕円にはならない)。図2
について以上に述べた作図経過が、同図(A)の放物線
から出発していることから容易に理解できるように、図
2(C)において第2焦点を通過した光束が、図示の仮
想の点L′に到達して前記回転体で再反射されると、線
Z′−Z′に平行な再反射光束となる。同様に、仮想の
点L″で再反射されると、線Z″−Z″に平行な再反射
光束となる。すなわち、軸Zに対する交差角が角θ1
となり、この角θ1′は臨界角よりも小さく設定されて
いる。これにより、再反射光束はライトガイド22a,
22b(図1参照)の受光面に対し、臨界角よりも小さ
い入射角で入射し、有効に利用される。図1の実施例に
おいては、第1焦点P1を共有せしめて2個の回転楕円
面リフレクタ21a,2abを設けたが、この設置個数
は3もしくはそれ以上の整数Nとすることができる。こ
れに伴ってライトガイドおよび補助リフレクタの設置個
数もそれぞれNとなる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, referring to FIGS.
An embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a view showing a light distribution structure provided with an auxiliary reflector according to the present invention, and is a view in which an optical path arrow is added to a cross-sectional view schematically illustrating a main part. For convenience of explanation, orthogonal coordinate axes Y and Z are assumed as shown. 21
a, 21b, the first focal point P 1 respectively a spheroidal reflector having a second focal point P 2, are provided consecutively brought match first focal point P 1 to each other, the second focal point P 2, respectively It is located on the axis Z. That is, the previous axis Z coincides with the major axis direction of the ellipse. In the figure, A is the major axis dimension, and B is the minor axis dimension. Along the extension line of the long axis of the spheroidal reflector, that is, on the Z axis, the light guide 22a,
22b is installed. Between the first focus P 1 and the second focus P 2 , a concave mirror type auxiliary reflector 23a,
23b are arranged so that their convex surfaces face the first focal point, that is, their reflective surfaces face the second focal point P 2 and the light guide surfaces of the light guides 22a and 22b face. The above-mentioned auxiliary reflectors 23a and 23b are respectively
The light guides 22a and 22b pass the light flux that has passed through the second focus.
It is re-reflected toward the light receiving surface of so that the incident angle θ 1 is less than half the critical angle. In carrying out the present invention, the incident angle of the re-reflected light is required to be 1/2 or less of the critical angle, and the incident angle θ 1 is 0 <2θ 1 <critical angle .... (1) It is allowed to change within the range of the above formula (1).
The incident angle cannot be 0 or less, and the fact that the incident angle is half or less of the critical angle is indispensable for achieving the object of the present invention. Therefore, the numerical limitation of the above formula (1) is theoretical. It is based on grounds. This permissible angle range is quite wide from the viewpoint of precision optics. That is, for example, when the optical fiber is made of quartz glass and the critical angle is about 15 degrees, it has a wide allowable range of 0 ° <θ 1 <7.5 ° (2). . Therefore, the shapes of the auxiliary reflectors 23a and 23b such that the incident angle θ 1 of the re-reflected light shown in FIG. 1 falls within the range of the above-mentioned formula (2) specify this by an analytical geometric formula. The fact is that
It is extremely difficult, and according to modern optical technology, "a light beam re-reflected by an auxiliary reflector is incident on the light-receiving surface of the light guide at an incident angle of less than half the critical angle,
The shape of the reflecting surface of the auxiliary reflector can be configured in any way, and is a matter of design consideration. The auxiliary reflector of this embodiment was designed by the following design so that the incident angle of the re-reflected light incident on the light guide would be an angle θ 1 ′ smaller than the critical angle. FIG. 2 is a diagram showing a design procedure for obtaining the three-dimensional shape of the auxiliary reflector in FIG. 1 described above, in which FIG.
(B) is a method of converting the above Z-axis into coordinates to obtain the line segment M ', and (C) is rotating the above-mentioned line segment M'about the axis Z to form a reflection surface. The respective methods for obtaining the rotating surface to be configured are shown. As shown in FIG. 2 (A), a line segment M consisting of a parabola whose axis is the axis Z and whose focal point is the second focal point P 2 is defined. As shown in FIG. 2 (B), with respect to the second focal point P 2 , the line segment M is divided by the angle θ 1 ′.
Just rotate. The axis Z ′ shown in the drawing is the angle θ 1 ′ with respect to the axis Z.
The figure shows the shape when it is rotated only by the angle.
It represents a line segment M consisting of a parabola rotated by 1 '. Due to this rotation, the vertex P 3 of the parabola M becomes the point P 3 ′.
Move to. A point P 3 ″ shown is a point where a line segment M ′ after rotation (shown by a broken line and formed of a parabola) intersects the axis Z. In FIG. 2B, it is formed by a rotated parabola. The line segment M ′ is located above the Z axis (that is, the part above the point P 3 ″ is considered, and an arc arrow centering on the axis Z as shown in FIG. φ
As described above, the line segment M ″ describes a plane of rotation. Assuming that the axis Z ′ is also rotated together with the above-described rotation, the axis Z ′ is Z ′, Draw a cone as represented by Z ". However, this FIG. 2C is a schematic view so that it is easy to infer a three-dimensional shape, and is not an accurate plan view. (If you draw correctly, the bottom of the rotating body will be a straight line, not a vertically elongated ellipse like this figure). Figure 2
As can be easily understood from the fact that the drawing process described above with respect to FIG. 2A starts from the parabola in FIG. 2A, the light flux passing through the second focus in FIG. When it reaches L'and is re-reflected by the rotating body, it becomes a re-reflected light flux parallel to the line Z'-Z '. Similarly, "when it is re-reflected by the line Z" point L of the virtual becomes re-reflected light beam parallel to the -Z ". That is, the crossing angle with respect to the axis Z corners theta 1 '
And this angle θ 1 ′ is set smaller than the critical angle. As a result, the re-reflected light flux is transmitted to the light guide 22a,
The light is incident on the light receiving surface 22b (see FIG. 1) at an incident angle smaller than the critical angle, and is effectively used. In the embodiment of FIG. 1, the two spheroidal reflectors 21a and 2ab are provided so that the first focus P 1 is shared, but the number of the spheroidal reflectors 21a and 2ab can be set to an integer N of 3 or more. Accordingly, the number of installed light guides and auxiliary reflectors is also N.

【0010】図3は前掲の図1に示した実施例に記載さ
れたライトガイドの受光部付近を抽出して模式的に描い
た拡大図に、光ファイバの臨界角と補助リフレクタから
の入射角とを対比して記入した図である。ライトガイド
22aを構成している光ファイバ24は、特性値として
の臨界角θ2を有しており、この角度範囲よりも斜めに
入射する光束は光ファイバ24によって有効に導かれな
い。一方、補助リフレクタからの再反射光は入射角θ1
でライトガイド22aの受光面に到達する。ここで、前
掲の式(1)によって上記の入射角θ1は臨海角の半分
よりも小さい。従って、上記の再反射光はライトガイド
22aの中に入射して、有効に導光される。
FIG. 3 is an enlarged view schematically showing the vicinity of the light receiving portion of the light guide described in the embodiment shown in FIG. 1 above and schematically drawn to show the critical angle of the optical fiber and the incident angle from the auxiliary reflector. It is the figure which compared and was filled in. The optical fiber 24 forming the light guide 22a has a critical angle θ 2 as a characteristic value, and a light beam incident obliquely beyond this angle range is not effectively guided by the optical fiber 24. On the other hand, the re-reflected light from the auxiliary reflector is incident angle θ 1
Reaches the light receiving surface of the light guide 22a. Here, the incident angle θ 1 is smaller than half the sea angle according to the above-mentioned formula (1). Therefore, the re-reflected light enters the light guide 22a and is effectively guided.

【0011】[0011]

【発明の効果】本発明を適用すると、回転楕円面リフレ
クタで反射された光束の方向は一定でないが、第2焦点
に集光し、該第2焦点を通過する。第2焦点を通過した
光束は補助リフレクタで再反射され、ライトガイドの受
光面に対して臨界角以下の入射角で入射する。従って、
ライトガイドの受光面に到達した光束は全反射したりす
ることなくライトガイド内に入射して有効に利用される
という優れた実用的効果を奏する。
When the present invention is applied, the direction of the light beam reflected by the spheroidal reflector is not constant, but it is condensed at the second focal point and passes through the second focal point. The light flux passing through the second focal point is re-reflected by the auxiliary reflector and is incident on the light-receiving surface of the light guide at an incident angle equal to or less than the critical angle. Therefore,
The light flux that has reached the light receiving surface of the light guide has an excellent practical effect of being incident on the light guide and being effectively used without being totally reflected.

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

【図1】本発明に係る補助リフレクタを備えた光分配構
造を示し、要部を模式的に描いた断面図に光路矢印を付
記した図である。
FIG. 1 is a view showing a light distribution structure provided with an auxiliary reflector according to the present invention, in which an optical path arrow is added to a cross-sectional view schematically illustrating a main part.

【図2】前掲の図1における補助リフレクタの立体的形
状を求めるための設計手順を示す図表であって、(A)
はZ軸に対象な基準曲線を、(B)は上記のZ軸を座標
回転させる形に座標変換して線分M′を求める手法を、
(C)は上記の線分M′を軸Zのまわりに回転せしめ
て、反射面を構成する回転面を求める手法を、それぞれ
表している。
FIG. 2 is a diagram showing a design procedure for obtaining the three-dimensional shape of the auxiliary reflector in FIG.
Is a target curve for the Z axis, and (B) is a method for determining the line segment M ′ by coordinate conversion into a form in which the Z axis is rotated.
(C) represents a method of rotating the line segment M ′ around the axis Z to obtain a rotation surface forming a reflection surface.

【図3】前掲の図1に示した実施例に記載されたライト
ガイドの受光部付近を抽出して模式的に描いた拡大図
に、光ファイバの臨界角と補助リフレクタからの入射角
とを対比して記入した図である。
FIG. 3 is a magnified view schematically showing a light receiving portion of the light guide described in the embodiment shown in FIG. 1 above, which is drawn in an enlarged manner and shows the critical angle of the optical fiber and the incident angle from the auxiliary reflector. It is the figure filled in contrastingly.

【図4】光分配構造の公知例を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a known example of a light distribution structure.

【図5】上記と異なる公知例を示す模式的な側面図であ
る。
FIG. 5 is a schematic side view showing a known example different from the above.

【図6】光分配装置に係る試案を示し、(A)は模式的
な側面図、(B)はそのB−B断面図である。
6A and 6B show a tentative plan relating to a light distribution device, FIG. 6A is a schematic side view, and FIG. 6B is a BB cross-sectional view thereof.

【図7】先願の考案に係る光分配構造の1実施例を示
し、模式的に描いた外観斜視図である。
FIG. 7 is an external perspective view schematically showing an embodiment of a light distribution structure according to the invention of the prior application.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…特殊管球、2…光ファイバー、3…灯具、4…回転
放物面鏡、5…光源、6…光ファイバー、7…ガラスロ
ッド、8,8A,8B…回転楕円面鏡、9…凸レンズ、
9a〜9e…ライトガイド、10…ソケット、11…ハ
ーネス、21a,21b…回転楕円面リフレクタ、22
a,22b…ライトガイド、23a,23b…補助リフ
レクタ。
1 ... Special tube, 2 ... Optical fiber, 3 ... Lamp, 4 ... Rotating parabolic mirror, 5 ... Light source, 6 ... Optical fiber, 7 ... Glass rod, 8, 8A, 8B ... Spheroidal mirror, 9 ... Convex lens,
9a to 9e ... Light guide, 10 ... Socket, 11 ... Harness, 21a, 21b ... Spherical surface reflector, 22
a, 22b ... Light guide, 23a, 23b ... Auxiliary reflector.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 それぞれ第1焦点と第2焦点とを有する
複数個の回転楕円面リフレクタが、それぞれの第1焦点
位置を一致せしめて配設されており、 上記回転楕円面リフレクタの長軸を第2焦点側の方向に
延長した線に沿ってライトガイドの受光部が配置されて
おり、かつ、 第1焦点の光源から出射し、回転楕円面リフレクタで反
射され、第2焦点に集光した後、該第2焦点を通過した
光束を、前記ライトガイドの受光部に向けて反射する補
助リフレクタが設けられていて、 前記の補助リフレクタで反射された光束がライトガイド
の受光面に入射する入射角θ1が、該ライトガイドを構
成している光ファイバの臨界角の1/2以下となるよう
に設定されていることを特徴とする、補助リフレクタを
備えた光分配構造。
1. A plurality of spheroidal reflectors each having a first focal point and a second focal point are arranged so that their respective first focal point positions are aligned with each other. The light-receiving portion of the light guide is arranged along a line extending in the direction toward the second focal point, and the light is emitted from the light source at the first focal point, reflected by the spheroidal reflector, and condensed at the second focal point. After that, an auxiliary reflector for reflecting the light flux passing through the second focal point toward the light receiving portion of the light guide is provided, and the light flux reflected by the auxiliary reflector is incident on the light receiving surface of the light guide. The light distribution structure provided with an auxiliary reflector, wherein the angle θ 1 is set to be equal to or less than ½ of a critical angle of the optical fiber forming the light guide.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100406834B1 (en) * 2000-04-06 2003-11-21 황우성 radiant energy collector
JP6937538B1 (en) * 2021-02-03 2021-09-22 株式会社京都セミコンダクター Optical power converter
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