JPH09178946A - 光伝送体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光量むらのある光束の強度を均一にして効率
的に伝送する。 【解決手段】 光源からの光を任意の位置まで効率的に
導く光伝送体１１であって、多数の光ファイバ１４を束
ねた光ファイバ束１５と、この光ファイバ束１５の端部
に取り付けられ外部からの入射光を均一に分散して各光
ファイバ１４に均等に入射させる透明体１３とから構成
した。他の光伝送体３１は、長い中空筒状の長筒体３４
と、この長筒体３４内に充填され長筒体３４よりも屈折
率の高い透明液体３５と、長筒体３４の端部に取り付け
られ入射光を均一に分散して透明液体３５に均等に入射
させる透明体３３とから構成した。他の光伝送体４１
は、長筒体４４と、長筒体４４内に挿入されたコアだけ
のガラス繊維群４５と、長筒体４４内に充填したクラッ
ドとしての充填剤と、前期同様の透明体４３とから構成
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光源からの光を任
意の位置まで効率的に導く光伝送体に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の光伝送体としては、図１３に示す
ようなものが知られている。この図１３に示す光伝送体
１は多数の光ファイバ２を束ねて構成されている。

【０００３】光源３は、光伝送体１の入射側端面に面し
て配設されている。光源３の周囲には集光ミラー４が配
設されている。光源３からの光線は、集光ミラー４で光
伝送体１の入射側端面に集光され、各光ファイバ２内を
伝わって出射側端面から所定の位置まで導かれて照射さ
れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、光源３から
の光線は集光ミラー４で直接に光伝送体１の入射側端面
に集光されるが、この入射側端面に集光された光源３か
らの光線は入射側端面に対して均一になることは希で、
一般に光源３から集光された光は入射側端面で中心部の
照度が高く、周縁部の照度が低いガウシアン分布とな
る。このため、光伝送体１を伝わる光線は個々の光ファ
イバ２でその強さが異なり、出射される光線にばらつき
が生じてしまい、光源からの光線を効率的に伝送するこ
とができない。

【０００５】即ち、出射光線は図５又は図６の右半分の
構成が示すように、物体の照明に使われることが多く、
照明された物体は例えば画像の取り込みに使われる。と
ころが、光ファイバ２から出射される光束の強度にばら
つきがあると、物体も不均一に照明されることになる。
一方、取り込まれる画像の品質は一般に画像の中で最も
照度が低い領域の照度によって決定される。例えば、取
り込んだ画像を２値化する場合、照度不足のため一ヶ所
でも白領域が黒領域と認識されると、画像処理は失敗に
終わるのである。

【０００６】このため、光伝送体１の光の伝送効率は、
実質的に光りファイバ２の中で最も伝送する光の強度が
弱いものによって決せられる。従って、個々の光ファイ
バ２に入射する光束の強度にばらつきがあると、光源か
らの光束を効率的に伝送することができないのである。

【０００７】また、光伝送体１の中には、各光ファイバ
２の入射側端部において、一本ずつクラッドを除去して
コアだけにし、これらを互いに束ねて入射効率を高めた
ものがある。これは、入射側端面中央部に入射する光量
が極めて強いため、クラッドが損傷するのを防止する目
的でなされるものである。しかし、この方法はクラッド
に覆われ始める部分で光が漏れだし、クラッドを損傷す
ることがある上、クラッドを除去して束ねる作業に手間
がかかって容易に成形することができず、製造コストが
嵩んでしまう。

【０００８】この結果、光源からの光線を低コストで効
率的に伝送することができないという問題点がある。

【０００９】本発明は、前記事情に鑑みてなされたもの
で、低コストで光源からの光線を効率的に伝送すること
ができる光伝送体を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係る光伝送
体は、多数の光ファイバを束ねた光ファイバ束と、この
光ファイバ束の端部に取り付けられ外部からの入射光を
均一に分散して各光ファイバに均等に入射させる透明体
とから構成されたことを特徴とする。

【００１１】第２の発明に係る光伝送体は、長い中空筒
状の長筒体と、この長筒体内に充填され長筒体よりも屈
折率の高い液体又は固体と、前記長筒体の端部に取り付
けられ外部からの入射光を均一に分散して前記液体又は
固体に均等に入射させる透明体とから構成されたことを
特徴とする。

【００１２】第３の発明に係る光伝送体は、長い中空筒
状の長筒体と、この長筒体内に挿入され内部を光が伝わ
る多数の繊維からなる繊維群と、前記長筒体内に充填さ
れて前記繊維群の個々の繊維をそれぞれ囲繞し前記繊維
よりも屈折率が低くてクラッドとして機能する液体又は
固体からなる充填剤と、前記長筒体の端部に取り付けら
れ外部からの入射光を均一に分散して各繊維に均等に入
射させる透明体とから構成されたことを特徴とする。

【００１３】第４の発明に係る光伝送体は、長い中空筒
状の長筒体と、この長筒体内に挿入され内部を光が伝わ
る多数の繊維からなる繊維群と、前記長筒体内に充填さ
れて前記繊維群の個々の繊維をそれぞれ囲繞しこの繊維
よりも屈折率が低くてクラッドとして機能する液体又は
固体からなる充填剤とから構成されたことを特徴とす
る。

【００１４】第１の発明では、光ファイバ束の端部に透
明体を取り付けたので、光源からの光は一旦透明体内に
入射してこの透明体内で均一に分散される。この透明体
内で分散された光は、透明体から出射して光ファイバ束
に入射するときには全体に均等に広がり、各光ファイバ
に均等に入射されて、光を効率的に所定位置まで伝送す
る。さらに、光ファイバ束に入射する光にむらが生じな
いため、光ファイバのクラッドの損傷を防止することが
できる。

【００１５】第２の発明では長筒体の端部に透明体を取
り付けたので、前記第１の発明と同様に、光源からの光
は透明体内で均一に分散され、液体又は固体内に均等に
入射される。これにより、光を効率的に所定位置まで伝
送することができると共に、長筒体内の液体又は固体に
入射する光にむらが生じないため、液体の発砲又は固体
の損傷を防止することができる。

【００１６】第３の発明でも前記第１及び第２の発明と
同様に透明体を設けたので、光源からの光は透明体内で
均一に分散されて各繊維に均等に入射し、光を効率的に
所定位置まで伝送する。

【００１７】第４の発明では、長筒体の内部に繊維群を
挿入し、クラッドとなる液体又は固体の充填剤を充填す
るだけで、容易に光伝送体を成形することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光伝送体の実
施形態を図面を参照しながら説明する。

【００１９】［第１の実施形態］図１は本実施形態に係
る光伝送体１１を示す側面図である。本実施形態に係る
光伝送体１１は主に光伝送部１２と透明体１３とから構
成されている。

【００２０】光伝送部１２は、多数の光ファイバ１４を
束ねた光ファイバ束１５によって構成されている。

【００２１】透明体１３は、円柱状に構成され、光伝送
部１２である光ファイバ束１５の端部に取り付けられて
いる。この透明体１３は、外部からの入射光を内部で反
射させながら均一に分散して出射させるためのものであ
る。透明体１３の外側面（図１中の左側面）は外部から
の光線を入射させる入射側端面となっており、内側面
（図１中の右側面）は内部で均一に分散させた光線を出
射させる出射側端面となっている。そして、この透明体
１３の出射側端面が光ファイバ束１５の各光ファイバ１
４の入射側端部とつき合わされている。これら透明体１
３の出射側端面と各光ファイバ１４の入射側端部とは、
べた着けや融着等によって互いにつき合わされている。
これにより、外部から透明体１３内に入射した光線は、
この透明体１３内で均一に分散されて光ファイバ束１５
の各光ファイバ１４に均等に入射されるようになってい
る。

【００２２】この透明体１３は具体的には次の関係式が
成り立つような寸法に設定されている。

【００２３】 Ｌ／Φ＞（（ｎ₁ ² −ＮＡ² ）／ＮＡ² ）^0.5 ……（１） なお、Ｌは透明体１３の長さ、Φは透明体１３の口径、
ｎ₁ は透明体１３の屈折率、ＮＡは透明体１３に入射す
る光線の開口数である。

【００２４】この関係式は以下の考えにより導出される
ものである。

【００２５】図２は所定寸法に成形された透明体１３の
入射側端面の中央Ｏに光線が入射した際の光路を示す模
式図である。

【００２６】透明体１３に小さな角度で入射した光線束
Ａ１は、透明体１３内をそのまま透過して出射側端面で
領域Ａ２を、即ち出射側端面の全域を照射する。一方、
透明体１３の入射側端面に一方（図２中の上方）よりに
大きな入射角で入射した光線束Ｂ１は、透明体１３の内
側面で全反射しながら透過して出射側端面で領域Ｂ２を
照射する。また、透明体１３の入射側端面に他方よりに
大きな入射角で入射した光線束Ｃ１は、透明体１３の内
側面で全反射しながら透過して出射側端面で領域Ｃ２を
照射する。このとき、領域Ａ２と領域Ｂ２，Ｃ２とは互
いに重畳して出射側端面の全域を照射するため、小さな
入射角の光線束Ａ１と大きな入射角の光線束Ｂ１，Ｃ１
との間にパワー密度の差があっても、透明体１３の出射
側端面はその全域に亘って均一に照射される。

【００２７】図３は 透明体１３の入射側端面のうち中
央から離れた点Ｔに光線が入射した際の光路を示す模式
図である。

【００２８】この場合も前記図２の場合とほぼ同様であ
る。透明体１３に小さな角度で入射した光線束Ａ３は、
透明体１３内をそのまま透過して出射側端面で領域Ａ４
を照射する。透明体１３の入射側端面に一方よりに大き
な入射角で入射した光線束Ｂ３は、透明体１３の内側面
で全反射しながら透過して出射側端面で領域Ｂ４を照射
する。また、透明体１３の入射側端面に他方よりに大き
な入射角で入射した光線束Ｃ３は、透明体１３の内側面
で全反射しながら透過して出射側端面で領域Ｃ４を照射
する。

【００２９】このように、透明体１３の入射側端面のう
ちその中央から離れた点に光線が入射する場合でも、領
域Ａ４と領域Ｂ４，Ｃ４が重畳して出射側端面の全域を
照射するため、光線束Ａ３と光線束Ｂ３，Ｃ３との間に
パワー密度の差があっても、透明体１３の出射側端面は
均一に照射される。

【００３０】さらに、図２のように透明体１３の入射側
端面の中央に入射する光線と、図３のように入射側端面
の中央から離れた点に入射する光線との間に強度差が合
っても、これらは互いに重畳するため、透明体１３の出
射側端面は均一に照射される。即ち、透明体１３が前記
（１）式の関係を満たす寸法に成形されていれば、透明
体１３内に入射側端面の任意の位置から入射した光線束
はすべて互いに重畳して、出射側端面を均一に照射す
る。

【００３１】従って、透明体１３の長さが一定値以上あ
れば、透明体１３の出射側端面は均一に照射されること
が理解される。以下、具体的に透明体１３に必要な長さ
について説明する。図４は屈折率ｎ₁ の透明体１３に入
射角ｉで光線を入射させた状態を示す側面断面図であ
る。

【００３２】入射点Ｏでは、屈折角をｊとした場合、ス
ネルの法則により sin ｉ＝ｎ₁ sin ｊ ……（２） が成立する。この式の左辺は入射光線の開口数ＮＡを表
している。

【００３３】一方、幾何学的関係から tan ｊ＝Φ／２ｚ ……（３） が成立する。なお、Φは透明体１３の口径、ｚは入射角
ｉで入射した光線が初めて透明体１３の内側面に達する
までに進む距離である。

【００３４】また、透明体１３の入射側端面の中央から
入射した入射光が内側面で反射して出射側端面の中央か
ら出射するようにするには、透明体１３の長さＬは少な
くとも前記ｚの２倍なくてはならない。即ち、 Ｌ＞２ｚ ……（４） の条件が必要である。

【００３５】そして、これら（２）（３）（４）式よ
り、 Ｌ／Φ＞（（ｎ₁ ² −ＮＡ² ）／ＮＡ² ）^0.5 という関係が成立する。即ち、前記（１）式が成立する
ことにより、透明体１３の出射側端面は均一に照射され
る。

【００３６】［具体例］次に前記（１）式の関係を満た
す透明体１３を、具体的な数値を上げて説明する。

【００３７】透明体１３としては石英を用い、その長さ
Ｌは４０ｍｍ、口径Φは１０ｍｍに構成した。また、透
明体１３の屈折率ｎ₁ は１．４７、透明体１３に入射す
る光線の開口数ＮＡは０．５である。

【００３８】これらの数値を前記（１）式に代入する
と、（１）式の左辺は４、右辺は２．７６となる。即
ち、（１）式の不等号の関係を満たしている。

【００３９】この寸法の透明体１３を用いて光伝送体１
１を構成すると、透明体１３の入射側端面から入射した
光線は透明体１３内で均一に分散されて出射側端面から
出射する。このとき、入射側端面から入射した光線に光
量むらがある場合でも、透明体１３内で分散されて出射
側端面からはパワー密度が均一化した光線として出射さ
れる。

【００４０】この結果、光ファイバ束１５に入射する光
線は光量むらがなく、全光ファイバ１４を使って効率的
に光線を伝送することができるようになる。

【００４１】さらに、光ファイバ束１５に入射する光線
に光量むらがないため、光ファイバ束１５が局部的に発
熱することがなくなり、個々の光ファイバ１４の損傷、
特にクラッドの損傷を防止することができるようにな
る。

【００４２】［第１の実施形態の応用例］図５は第１の
実施形態に係る光伝送体１１の第１応用例を示す斜視図
である。

【００４３】この応用例は、光ファイバ束１５の各光フ
ァイバ１４をその出射側端部で直線状に配設して、対象
物を直線状の光線で直線的に照射するためのものであ
る。

【００４４】光伝送体１１の透明体１３の入射側には、
光源１９が設けられ、この光源１９の周囲に集光ミラー
２０が設けられている。光ファイバ束１５の出射側端部
には支持板２１が設けられている。この支持板２１によ
って光ファイバ束１５の各光ファイバ１４の出射側端部
が直線状に配設された状態で支持されている。そして、
この支持板２１で支持された各光ファイバ１４から出射
した光線は照射面２２に直線状に照射される。

【００４５】光源１９としては２５０Ｗのメタルハライ
ドランプを使用する。集光ミラー２０としては、第１焦
点距離が３０ｍｍ、第２焦点距離が１５０ｍｍ、口径が
１３４ｍｍの楕円鏡を使用する。これにより、ＮＡ０．
５の光線が光伝送体１１に入射する。このＮＡ０．５の
光線は、透明体１３に入射してその内部で反射しながら
均一になって光ファイバ束１５の各光ファイバ１４に入
射する。この光ファイバ１４に入射した光線は各光ファ
イバ１４を伝って照射面２２を直線状に照射する。この
とき、各光ファイバ１４内を伝わる光線の光量はいずれ
の光ファイバ１４においても均一であるので、照射面２
２を照射する直線状の光線は、その照射分布がむらなく
均一になる。これにより、各光ファイバ１４をランダム
編みする必要がなくなり、低コストで効率的な光伝送が
可能になる。この直線状の照明は、物の表面のキズを発
見する検出光等に用いられる。

【００４６】図６は第１の実施形態に係る光伝送体１１
の第２応用例を示す斜視図である。

【００４７】この応用例は、光ファイバ束１５の各光フ
ァイバ１４をその出射側端部で円環状に配設して、円環
状の光線を出すためのものである。

【００４８】光伝送体１１の透明体１３の入射側には、
前記第１応用例同様の光源１９及び集光ミラー２０が設
けられている。光ファイバ束１５の出射側端部には支持
板２４が設けられ、この支持板２４によって光ファイバ
束１５の各光ファイバ１４の出射側端部が円環状に配設
されている。そして、この支持板２４で支持された各光
ファイバ１４から出射した光線は照射面２５に円環状に
照射される。

【００４９】この場合も、光源１９からの光線は透明体
１３で均一になって、照射面２５を円環状にむらなく照
射される。

【００５０】［第１の実施形態の変形例］なお、前記第
１の実施形態では、透明体１３を円柱状に成形したが、
図７及び図８に示すように、透明体２６を円錐形の頭部
を除いた裁頭円錐状に形成してもよい。この場合、透明
体２６の口径Φは入射側の径となる。

【００５１】ところで、透明体２６内では光線は全反射
するので、輝度不変の法則により、透明体２６の各断面
でのＮＡと口径との積は一定になる。従って、出射側端
部から出射する光線のＮＡは、透明体２６の出射側の口
径の大小に応じて変化し、図７では入射側のＮＡよりも
小さく、図８の場合は入射側のＮＡよりも大きくなる。
このように透明体２６を円柱状ではなく、裁頭円錐状に
することで、出射側のＮＡを適宜調整することができ
る。この透明体２６を用いるのは、光源１９側のＮＡ
と、各光ファイバ１４のＮＡが一致しない場合に有効で
ある。

【００５２】また、透明体１３の断面形状は円形に限ら
ず、図９に示すような６角柱状や図１０のような４角柱
状に形成してもよい。

【００５３】［第２の実施形態］次に第２の実施形態を
図１１に基づいて説明する。

【００５４】本実施形態の光伝送体３１は、光伝送部３
２と透明体３３とから構成されている。

【００５５】光伝送部３２は、長い中空筒状の長筒体３
４と、この長筒体３４内に充填され長筒体３４よりも屈
折率の高い透明液体３５とから構成されている。

【００５６】長筒体３４は、可撓性を有する中空筒状
（チューブ状）の材料によって、所定長に形成されてい
る。この長筒体３４としては、テフロンチューブやビニ
ールチューブ等を用いることができる。

【００５７】透明液体３５は、長筒体３４よりも屈折率
の高いものが用いられている。これにより、透明液体３
５が長筒体３４内に充填された状態でこの透明液体３５
内に光線が入射すると、この光線は長筒体３４の内側面
で全反射して長筒体３４内を伝わるようになっている。
この透明液体３５としては、塩水、グリセリン、シダー
油、シリコンモノマー、スチレンモノマー等を用いるこ
とができる。

【００５８】透明体３３は、前記第１の実施形態と同様
に、外部からの入射光を内部で反射させながら均一に分
散して出射させるためのもので、長筒体３４の入射側端
部に取り付けられている。この透明体３３の屈折率は長
筒体３４よりも大きく設定されている。透明体３３の出
射側端面は、長筒体３４に充填された透明液体３５に直
接に接触しており、べた着け状態となっている。

【００５９】この透明体３３の具体的な寸法は、次式の
関係が成り立つように設定されている。

【００６０】 ｎ₁ ＞ｎ₂ ……（５） ｎ₃ ＞ｎ₂ ……（６） Ｌ／Φ＞（ｎ₂ ² ／（ｎ₁ ² −ｎ₂ ² ））^0.5 ……（７） なお、Ｌは透明体３３の長さ、Φは透明体３３の口径、
ｎ₁ は透明体３３の屈折率、ｎ₂ は長筒体３４の屈折
率、ｎ₃ は透明液体３５の屈折率である。

【００６１】ここで、前記（５）式及び（６）式は、透
明体３３及び透明液体３５内を伝わる光線が長筒体３４
で全反射するための条件である。

【００６２】また、（７）式は次のようにして導出され
る。透明体３３の基本的な条件は前記第１の実施形態に
おける透明体１３に要求される条件である前記（１）式
と同様である。ただし、本実施形態の場合には、屈折率
ｎ₂ の長筒体３４で覆われているため、この屈折率ｎ₂
の長筒体３４と透明体３３との間で全反射を生じるため
には、 ｎ₁ sin （９０°−ｊ）＞ｎ₂ ……（８） が成立しなければならない。この（８）式と前記（２）
式より ＮＡ＝（ｎ₁ ² −ｎ₂ ² ）^0.5 ……（９） を得る。この（９）式を前記（１）式に代入することに
より、前記（７）式が導出される。

【００６３】このため、（７）式の要件を満たす透明体
３３に（９）式を満たすＮＡ以内の光線は、すべて透明
体３３内で全反射して均等に分散される。

【００６４】これにより、前記第１の実施形態と同様の
作用、効果を奏することができるようになる。

【００６５】なお、本実施形態では、長筒体３４内に充
填するものとして透明液体３５を用いたが、例えば、ガ
ラス、アクリル、ポリカーボネート、スチレン、テフロ
ン、ゼラチン等の固体を用いてもよい。

【００６６】［具体例］次に前記関係式（５）（６）
（７）を満たす透明体３３を具体的な数値を上げて説明
する。

【００６７】透明体３３としては石英を用い、その長さ
Ｌは６０ｍｍ、口径Φは１５ｍｍに構成した。また、屈
折率ｎ₁ は１．４７である。長筒体３４は屈折率１．３
４のテフロンを用いた。透明液体３５は屈折率１．４５
の塩水を用いた。

【００６８】ここで、各部の屈折率はｎ₁ ＝１．４７、
ｎ₂ ＝１．３４、ｎ₃ ＝１．４５であるため、前記
（５）（６）式は満たされており、光線は全反射されな
がら伝わっていく。

【００６９】さらに、（７）式の左辺は４となり、右辺
は２．２２となる。即ち、本例の石英を用いた光伝送体
３１は前記（５）（６）（７）式の条件を満たしてお
り、透明体３３に入射する光線のパワー密度にむらがあ
る場合でも、透明体３３を出射する際には均一化された
光線となる。これにより、光伝送部３２には均一化され
た光線が入射し、透明液体３５の全域を伝って効率的に
伝送される。

【００７０】また、透明体３３から透明液体３５に入射
する際には光線密度が均一化しているため、透明液体３
５が局部的に熱せられることがなく、この透明液体３５
が発砲したり、気化したりすることがなくなる。この結
果、光伝送体３１の初期性能が維持される。

【００７１】透明液体３５は光ファイバよりもコストが
低く、光伝送体３１のコスト低減を図ることができる。

【００７２】［第３の実施形態］図１２は本実施形態に
係る光伝送体４１を示す側面断面図である。本実施形態
に係る光伝送体４１は、前記各実施形態と同様に、光伝
送部４２と透明体４３とから構成されている。

【００７３】光伝送部４２は、長筒体４４とガラス繊維
群４５とから構成されている。長筒体４４は、可撓性を
有するテフロンチューブ等によって、所定長の中空筒状
に形成されている。ガラス繊維群４５は多数のガラス繊
維４６によって構成されている。ガラス繊維４６は、コ
アの外周にクラッドを有する通常の光ファイバと異な
り、クラッドを有さないコアのみによって構成されてい
る。この多数本のガラス繊維４６からなるガラス繊維群
４５が長筒体４４内に挿入されている。

【００７４】長筒体４４内には液体状の充填剤が充填さ
れている。この充填剤はガラス繊維群４５の各ガラス繊
維４６よりも屈折率の低くもので構成されている。充填
剤は、長筒体４４内に充填された状態で、ガラス繊維群
４５の個々のガラス繊維４６をそれぞれ囲繞し、クラッ
ドとして機能するようになっている。この液体状の充填
剤としては、塩水、グリセリン、シダー油、シリコンモ
ノマー、スチレンモノマー等を用いることができる。

【００７５】透明体４３は、円柱状に構成され、光伝送
部４２の長筒体４４の端部に取り付けられている。この
透明体４３は、前記第１実施形態と同様に、外部からの
入射光を内部で反射させながら均一に分散して出射させ
るためのものである。透明体４３の外側面は外部からの
光線を入射させる入射面となっており、内側面は内部で
均一に分散させた光線を出射させる出射面となってい
る。そして、この透明体４３の出射面が長筒体４４内の
挿入されたガラス繊維群４５の各ガラス繊維４６の入射
側端部とつき合わされている。これら長筒体４４の出射
面とガラス繊維４６の入射側端部とは、べた着けや融着
等によって互いにつき合わされている。これにより、外
部から透明体４３内に入射した光線は、この透明体４３
内で均一に分散されてガラス繊維群４５の各ガラス繊維
４６に均等に入射されるようになっている。

【００７６】この透明体４３の具体的な寸法は、次式の
関係が成り立つように設定されている。

【００７７】 ｎ₁ ＞ｎ₂ ……（１０） ｎ₄ ＞ｎ₃ ……（１１） Ｌ／Φ＞（ｎ₂ ² ／（ｎ₁ ² −ｎ₂ ² ））^0.5 ……（１２） なお、Ｌは透明体４３の長さ、Φは透明体４３の口径、
ｎ₁ は透明体４３の屈折率、ｎ₂ は長筒体４４の屈折
率、ｎ₃ は長筒体４４内に充填される液体状の充填剤の
屈折率、ｎ₄ は各ガラス繊維４６の屈折率である。

【００７８】この（１２）式の関係は、前記第２実施形
態の（７）式の場合と同様にして導出されるものであ
る。

【００７９】［具体例］次に前記関係式（１０）（１
１）（１２）を満たす透明体４３を具体的な数値を上げ
て説明する。

【００８０】透明体４３は、長さＬを２０ｍｍに、口径
Φを８ｍｍにした光学ガラスで構成されている。また、
屈折率ｎ₁ は１．５１である。長筒体４４は屈折率１．
３４のテフロンを用いた。充填剤は屈折率１．４１の塩
水を用いた。ガラス繊維４６は屈折率１．５２のものを
用いた。

【００８１】ここで、各部の屈折率はｎ₁ ＝１．５１、
ｎ₂ ＝１．３４、ｎ₃ ＝１．４１、ｎ₄ ＝１．５２であ
るため、前記（１０）（１１）式は満たされており、光
線は全反射されながら伝わっていく。

【００８２】さらに、（１２）式の左辺は２．５、右辺
は１．９３となる。即ち、（１２）式の条件を満たして
いる。

【００８３】これにより、本実施形態の場合も、前記各
実施形態同様の作用、効果を奏することができる。

【００８４】さらに、本実施形態では、ガラス繊維４６
にクラッドを施す必要がないので、クラッドの成形工程
が不要となり、光伝送体４１のコストを低減することが
できる。

【００８５】なお、前記（１２）式において、ｎ₁ に変
えてｎ₄ を、ｎ₂ に変えてｎ₃ を代入することで、ガラ
ス繊維４６が伝送できるＮＡを計算することができる。
本例においては、この場合のＮＡも０．５７であり、ガ
ラス繊維４６は透明体４３が伝送した光線を余すところ
なくすべて伝送することができることを示している。

【００８６】ところで、第３の実施形態においては、例
えば透明体４３が（１２）式の関係を満たしておらず、
このため光の伝送効率が悪くとも、従来の光伝送体に比
して著しく製造コストが低いという特徴がある。

【００８７】

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明に係る光
伝送体によれば次のような効果を奏することができる。

【００８８】（１） 透明体によって入射光を均一に分
散させるので、入射光に光量むらがある場合でも、透明
体から出射する出射光は光量むらが除去された均一な光
線となり、効率的に光線を伝送することができるように
なる。

【００８９】（２） 出射光は光量むらが除去された均
一な光線となるため、局部的に発熱することがなくな
り、この発熱に伴う損傷を防止することができる。

【００９０】（３） 長筒体内に繊維群が挿入され、充
填剤が充填されるだけの構成で光伝送体を成形すること
ができるので、光伝送体の製造コストを大幅に低減する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係る光伝送体を示す斜視図であ
る。

【図２】所定寸法に成形された透明体の入射側端面の中
央に光線が入射した際の光路を示す模式図である。

【図３】透明体の入射側端面のうち中央から離れた点に
光線が入射した際の光路を示す模式図である。

【図４】透明体内を伝搬する光線の状態を示す模式図で
ある。

【図５】第１実施形態の第１応用例を示す斜視図であ
る。

【図６】第１実施形態の第２応用例を示す斜視図であ
る。

【図７】第１実施形態の第１変形例を示す斜視図であ
る。

【図８】第１実施形態の第２変形例を示す斜視図であ
る。

【図９】第１実施形態の第３変形例を示す斜視図であ
る。

【図１０】第１実施形態の第４変形例を示す斜視図であ
る。

【図１１】第２実施形態に係る光伝送体を示す一部破断
斜視図である。

【図１２】第３実施形態に係る光伝送体を示す一部破断
斜視図である。

【図１３】従来の光伝送体を示す斜視図である。

【符号の説明】

１１: 光伝送体、１２: 光伝送部、１３: 透明体、１
４: 光ファイバ、１５:光ファイバ束。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数の光ファイバを束ねた光ファイバ束
   と、この光ファイバ束の端部に取り付けられ外部からの
   入射光を均一に分散して各光ファイバに均等に入射させ
   る透明体とから構成されたことを特徴とする光伝送体。
2. 【請求項２】 長い中空筒状の長筒体と、この長筒体内
   に充填され長筒体よりも屈折率の高い液体又は固体と、
   前記長筒体の端部に取り付けられ外部からの入射光を均
   一に分散して前記液体又は固体に均等に入射させる透明
   体とから構成されたことを特徴とする光伝送体。
3. 【請求項３】 長い中空筒状の長筒体と、この長筒体内
   に挿入され内部を光が伝わる多数の繊維からなる繊維群
   と、前記長筒体内に充填されて前記繊維群の個々の繊維
   をそれぞれ囲繞し前記繊維よりも屈折率が低くてクラッ
   ドとして機能する液体又は固体からなる充填剤と、前記
   長筒体の端部に取り付けられ外部からの入射光を均一に
   分散して各繊維に均等に入射させる透明体とから構成さ
   れたことを特徴とする光伝送体。
4. 【請求項４】 長い中空筒状の長筒体と、この長筒体内
   に挿入され内部を光が伝わる多数の繊維からなる繊維群
   と、前記長筒体内に充填されて前記繊維群の個々の繊維
   をそれぞれ囲繞しこの繊維よりも屈折率が低くてクラッ
   ドとして機能する液体又は固体からなる充填剤とから構
   成されたことを特徴とする光伝送体。