JPH11297113A - ライトガイドを含んだ光伝送システム用光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】反射された光ビームをライトガイド受光面上の
適切な箇所に集光させて所望の照度分布を得て、ライト
ガイド内での光損失を小さくする。 【解決手段】光伝送システム用の光源装置は、ライトガ
イドの一端に形成された受光面１７に対向配置された光
源１１と、光源からの光線を反射させてライトガイドの
受光面への光ビームを形成する内側反射面１４を有する
反射器とから成る。反射器の内側反射面は受光面の中心
と光源とを結ぶ直線に垂直な多数の平面において規定さ
れる閉曲線の周上に沿って形された多数の環状の反射領
域から成り、各反射領域は互いに滑らかに接合され、そ
の上で形成される光ビームを受光面上の異なる受光領域
に夫々入射させ、又すべての光ビームのライトガイドの
受光面に対する入射角度がライトガイド内ですべての光
ビームが全反射されるように各反射領域の集光特性を持
つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はライトガイドを含ん
だ光伝送システム用の光源装置に係り、更に詳しくは、
光ファイバーを用いた種々の工業用、医療用等の照明装
置あるいは自動車用照明装置のための光源装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】このような光源装置は、光源から出射さ
れた光を反射鏡で集光してライトガイドの端面に入射さ
せることによって、必要な光エネルギーを照明装置に供
給するように構成される。反射鏡の内側反射面は回転楕
円体であり、光源はその第１焦点に、ライトガイドとし
ての光ファイバの受光面はその第２焦点に配置されるの
が一般的である。しかしながら、単一の回転楕円面を内
側反射面とした反射鏡を用いる場合には、第２焦点に配
置されるライトガイドの受光面の中心近くでは照度が極
端に大きく、中心から離れるに従って極端に小さくなる
という特性がある。従って、受光面の内径が数ミリと比
較的小さいライトガイドの場合には、このような反射鏡
の集光特性を積極的に利用することができるが、内径が
数ミリ以上と比較的内径が大きいライトガイドの場合に
は、受光面の中心と周辺の照度差が大きいため、受光面
全体へ均一に光エネルギーを伝達することができない。

【０００３】例えば、特開平５−１５０１４７に開示さ
れた光ファイバ光源装置は、一つの回転楕円体面を反射
面として利用する反射鏡に電球が固定されてなるが、こ
の装置においては、反射鏡に対する光ファイバの受光面
の位置を調整可能にすることで、内径の異なる光ファイ
バに適応できるようにしている。即ち、比較的小さな内
径の光ファイバについては、受光面を回転楕円体の第２
焦点近傍に位置させて光ファイバの受光面に集光型の配
光特性を与え、また比較的大きな内径の光ファイバにつ
いては、受光面を回転楕円体の第２焦点から光源と反対
方向に離間した箇所に位置させて光ファイバの受光面に
散光型の配光特性を与えるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような一つの回転楕円体面を反射面として利用するよ
うな光源装置においては、比較的小さな内径の光ファイ
バに使用する場合には光ファイバの受光面に集光型の配
光特性を与えるが、光ファイバの受光面に入射する光ビ
ームの内、入射角度が比較的大きく光ファイバ内で全反
射されないような光ビームは光ファイバ内を有効に伝達
されない、即ち光損失を受けることになる。また、比較
的大きな内径の光ファイバについて使用する場合に光フ
ァイバの受光面上での配光特性が散光型となるが、集光
型に比較して相対的照度が小さくなってしまう。いずれ
にしても、一つの回転楕円体面を反射面として利用する
限り光利用効率が低く、またライトガイド内で光損失を
受けるために伝送効率が低下するという問題がある。

【０００５】本発明の目的は、ライトガイド受光面上に
所望の照度分布を与えることができ、しかも光利用効率
が高い光伝送システム用の光源装置を提供することにあ
る。

【０００６】本発明の他の目的は、ライトガイド受光面
に対して入射するすべての光ビームの入射角度をライト
ガイド内で全反射を受けるような角度範囲に設定するこ
とができる光伝送システム用の光源装置を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載された光
源装置は、上記目的を達成するために、光供給対象に光
学的に接続される少なくとも１つのライトガイドの一端
に形成された受光面に対向配置された光源と、光源から
出射された光線を反射させてライトガイドの受光面に向
かう光ビームを形成する内側反射面を有する反射器とを
備える。内側反射面は受光面の中心と光源とを結ぶ直線
（以下、光軸と称する）に垂直な多数の平面において規
定される閉曲線の周上に沿って形成された多数の環状の
反射領域から構成される。各反射領域は互いに滑らかに
接合され、その上で形成される光ビームを受光面上の異
なる受光領域にそれぞれ入射させるようになっているこ
とを特徴とする。それによって、ライトガイドの受光面
上には所望の照度分布を与えることができ、光供給対象
の要求に応じた光エネルギーの利用が可能となり光利用
効率を大幅に向上させることができる。

【０００８】請求項２に記載の光源装置は、各反射領域
上で形成される光ビームを受光面上の光軸までの距離に
応じて設定された異なる受光領域に入射させるように形
成されることを特徴とし、ライトガイドの受光面上の照
度分布を実質的に均一にすることができる。

【０００９】請求項３に記載の光源装置は、各反射領域
の集光特性がその上で形成される各光ビームの受光面に
対する入射角度がライトガイドを構成するコアとクラッ
ドの屈折率差から決定される臨界角に関連して所定角度
以下に設定されることを特徴とする。即ち、ライトガイ
ドへのすべての入射光がコア内に閉じ込められて伝送さ
れ得るような角度範囲に設定されるので、光源から出射
される光線の光エネルギーを最大限に利用することがで
きると共にライトガイド内での伝送損失を減少させるこ
とができる。

【００１０】請求項４に記載の光源装置は、請求項１に
記載の光源装置と基本的な構成は同一であるが、反射器
の内側反射面は光軸に関して回転対称であり、かつ光軸
に垂直な多数の平面上の異なる半径を有する多数の同心
円の周上に沿ってそれぞれ配置されると共に互いに滑ら
かに接合された多数の反射面素からなる多数の反射領域
から構成される。各反射領域に属する多数の反射面素の
方位は、それぞれの上で形成された光ビームをライトガ
イドの受光面の中心を共有しかつ互にほぼ等間隔にある
同心円の周上に入射させるように予め決定されているこ
とを特徴とする。

【００１１】また請求項５に記載の光源装置は、最も小
さい半径を有する円の周上に沿って配置された反射領域
に属する多数の反射面素はそれぞれの上で形成された光
ビームをライトガイドの受光面の中心に入射させ、最も
大きい半径を有する円の周上に沿って配置された反射領
域に属する多数の反射面素はそれぞれの上で形成された
光ビームをライトガイドの受光面の中心から最も離間し
た位置にある円周上に入射させるように、それぞれの方
位が予め決められていることを特徴とする。

【００１２】請求項４および５に記載の光源装置によれ
ば、受光面全体にわたって受光領域が均一に分散される
ので、受光面上の照度を実質的に均一かつ高照度にする
ことができる。

【００１３】請求項６に記載の光源装置は、最も大きい
半径を有する円の周上に沿って配置された反射領域に属
する多数の反射面素によって反射されたそれぞれの光ビ
ームの受光面に対する入射角度が、ライトガイド内で全
反射を受けながら伝送され得るような角度範囲にあるよ
うに設定されるので、光源から出射される光線の光エネ
ルギーを最大限に利用することができると共にライトガ
イド内での伝送損失を減少させることができる。

【００１４】請求項７に記載の光源装置は、請求項４に
記載の光源装置と基本的な構成は同一であるが、反射器
の内側反射面は、光軸までの距離に応じて形成されかつ
互に滑らかに接合された多数の反射領域からなり、各反
射領域は光源を共通の第１焦点としかつ光源と反対方向
に延びる光軸上に位置する多数の異なる点をそれぞれ第
２焦点とする多数の異なる回転楕円面の一部から構成さ
れる。それらの反射領域で形成された光ビームは対応す
る異なる点に向かってそれぞれ反射され、それによって
ライトガイドの受光面の中心を共有する同心環状領域に
それぞれ入射するようになっていることを特徴とする。
このような多数の反射領域にはそれぞれ異なる集光性が
与えられるので、ライトガイドの受光面全体には実質的
に均一な照度分布が与えらえ、光利用効率が大幅に向上
する。

【００１５】請求項８に光源装置は、請求項１ないし請
求項７に記載の光源装置における第１の反射器の他に光
源を挟んで第１の反射器と対向配置された第２の反射器
を備え、第２の反射器は第１の反射器とそれらの開口縁
において接合されていることを特徴とする。第２の反射
器はライトガイドの受光面側の一端が通過できる透孔を
有し、かつ光源から透孔までの距離を半径とするほぼ球
面に形成された内側反射面を備えている。

【００１６】光源から第１の反射器の前面開口方向に出
射される光線は第２の反射器の内側反射面において光源
方向に反射され、更に第１の反射器の内側反射面におけ
る反射を受けるので光源から出射される光線の光エネル
ギーをライトガイドに有効に伝達することできる。

【００１７】請求項９に記載の光源装置は複数の光伝送
システムのために用いられる。このような光源装置は、
光源と、光源から出射された光線の進行経路上に配置さ
れた複数の凹形反射面を有し、各凹形反射面に入射した
光線を反射させて各凹形反射面の中心と光源とを結んだ
それぞれの直線に沿った光ビームを形成する複数の反射
器と、各凹形反射面で形成された光ビームをそれぞれ受
けるように光源を挟んで各凹形反射面に対向配置された
複数のライトガイドとから構成される。各ライトガイド
の一端は各凹形反射面で形成された光ビームを受ける受
光面に形成され、他端は光伝送システム内の異なる光供
給対象にそれぞれ光学的に接続される。各凹形反射面は
それらの各中心と光源とを結んだ直線までの距離に応じ
て形成された多数の反射領域からなり、それらの各反射
領域は光源から出射されそれぞれの上で形成された光ビ
ームを、対応するライトガイドの受光面の中心からの距
離に応じて予め決められた異なる受光領域に向かってそ
れぞれ反射させるように構成される。従って、ライトガ
イドの各受光面上に所望の照度分布を与えることがで
き、光供給対象に応じた光エネルギーの利用が可能とな
り光利用効率を大幅に向上させることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるライトガイド
を含む光伝送システム用の光源装置の実施例について、
添付図面を参照にして詳細に説明する。

【００１９】図１は本発明の光源装置１０を含んだ光伝
送システム全体を示す概略図であり、この実施例におけ
る光源装置１０は光源１１としてメタルハライドランプ
を用いる。光源１１はそこから出射される光線の光エネ
ルギーが伝達されるべきライトガイド１８の一端に対向
配置され、ライトガイド１８の他端は光伝送システム内
の光供給対象としての照明装置２０に光学的に接続され
ている。このような光伝送システムを構成するライトガ
イド１８は光供給対象の種類、光源から光供給対象まで
の距離、ライトガイドの設置環境等に応じて適切なタイ
プのものが選ばれるが、ここでは主にシングルコアタイ
プのアクリル系プラスチック光ファイバで構成する。光
源１１からの光エネルギーを受け取る部分は透明性およ
び耐熱性を考慮してガラス製の光ファイバから構成され
たカプラ１６の形態になっている。カプラ１６の一端は
ほぼ平坦な受光面１７に形成され、他端は上述したよう
なプラスチック光ファイバからなるライトガイド１８に
適切に結合される。

【００２０】一方、反射器１２は光源１１と受光面１７
の中心を通る直線１３（光軸）に関して回転対称な内側
反射面１４を有し、その中心Ｏは光軸上に配置される。
このような反射器１２は、内側反射面１４上で形成され
た光ビームをカプラ１６の受光面１７に向かって反射さ
せるように構成される。

【００２１】本発明による反射器１２の内側反射面１４
は単一の回転体面から構成されるような反射面ではな
く、光軸１３に垂直な多数の平面上で規定される多数の
閉曲線の周上に沿って形成された異なる反射特性を有す
る多数の環状の反射領域Ｓｉ（ｉ＝１，２，３，・・
・）を互に滑らかに接合して形成される。図２において
は説明上、内側反射面１４を光軸１３を通る垂直面で切
断して示した。図２においては５個の反射領域Ｓ1、Ｓ
2、Ｓ3、Ｓ4、Ｓ5で形成された光ビームが、カプラ１６
の受光面１７の中心、即ち光軸１３からの距離に応じて
予め決められた異なる受光領域Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3、Ｄ4、Ｄ
5にそれぞれ入射されることを示すが、実際には約１０
００個の微小幅の環状反射領域を公知の方法で形成し、
受光面上には各反射領域に対応した約１０００個の異な
る受光領域を予め設定しておく。このような微小幅の反
射領域を形成する具体的な方法は、例えば本願と同じ出
願人による特公平７−８９４４２に記載されているが、
各反射領域Ｓｉは多数の微小な反射面要素（以下、反射
面素と称する）を滑らかに接合して構成される。

【００２２】具体的には、各反射領域Ｓ1、Ｓ2、Ｓ3、
Ｓ4、Ｓ5は、光軸光軸までの距離に応じて次第に大きく
なる半径Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5を有する異なる円の
周上に沿って配置された多数の反射面素からそれぞれ構
成される。

【００２３】図２に示されるように、反射面領域Ｓ1に
属する各反射面素の方位は、光源１１からその上に入射
した光線を反射させて形成した光ビームを受光面１７の
中心、即ち受光面１７と光軸１３との交点Ｄ1に入射さ
せるように決定され、同様に反射面領域Ｓ2、Ｓ3、Ｓ
4、Ｓ5にそれぞれ属する各反射面素の方位は、光源１１
からその上に入射した光線を反射させて形成した光ビー
ムを受光面１７上で径方向に等間隔に配置された点Ｄ
2、Ｄ3、Ｄ4、Ｄ5に入射させるように決定される。

【００２４】内側反射面１４は実際には光軸１３に関し
て回転対称な反射面である故に、図３に示すように反射
領域Ｓ1に属する多数の反射面素の方位は、それぞれの
上に入射したビームを受光面１７の中心Ｄ1に向けて反
射させ、反射面領域Ｓ2、Ｓ3、Ｓ4、Ｓ5に属する各反射
面素の方位は、それぞれの上に入射したビームを受光面
１７の中心Ｄ1を共有しかつ互にほぼ等間隔にある同心
円の周上Ｄ2、Ｄ3、Ｄ4、Ｄ5に向かってそれぞれ反射さ
せることを意味する。

【００２５】この実施例においては、反射面領域Ｓ1、
Ｓ2、Ｓ3、Ｓ4およびＳ5において反射されたすべての光
ビームはカプラ１６の受光面１７に対して所定の角度以
下で入射するように構成される。このような制限された
入射角度は光ファイバ内に入射した光がコアとクラッド
の境界で全反射されながらファイバ内を有効に伝達され
る上で重要であり、光ファイバを構成するコアとクラッ
ドの屈折率差に関連して決定される臨界角に応じて決め
られる。従って、内側反射面１４で反射された光ビーム
がライトガイド内に受光され、その受光された光のすべ
てが全反射され得るための受光面１７に対する限界の入
射角度をθmaxとすれば、全反射されないような光ビー
ムとしてライトガイドに受光できる範囲は２θmaxとな
る。この実施例では、光軸までの距離が最大であり半径
Ｒ5を有する円の周上に沿って配置された多数の反射面
素からなる反射領域Ｓ5によって反射され、受光領域Ｄ5
に入射するビームの入射角が受光面１７に対する限界入
射角度θmaxを与えるので、受光領域Ｄ5に入射するビー
ムの入射角がθmax以下になるように各反射面素の方位
を決定すればよい。ただし、図示したカプラ１６の受光
面１７は全反射されないような受光可能範囲を説明する
ためにコアだけが誇張して示されている。

【００２６】この実施例では、光源１１が内側反射面を
設計する上では点光源として扱われるが、実際には有限
な大きさを持っていること、約１０００個の微小幅の反
射領域が受光面上の約１０００個の微小な受光領域にそ
れぞれ対応して配置されることを考慮する時、光源１１
から出射され、特定の受光領域に向かって反射される光
ビームは、実際には設計上の隣接する受光領域にまたが
って集光されることもあり、結果的には受光面全体に対
してほぼ均一なしかも大きな照度を与えており、しかも
カプラ１６に集光されライトガイド内を伝送される光の
損失が極めて少ないことが理解される。

【００２７】また、この実施例では光源１１からの光エ
ネルギーを受け取る部分をガラス製の光ファイバから構
成されたカプラ１６の形態に構成したが、透明性、耐熱
性、伝送損失、その他の要求される諸条件に応じて、カ
プラ１６を用いないでシングルコアタイプのプラスチッ
ク光ファイバからなるライトガイド１８やその他の光フ
ァイバを用いることもできる。またライトガイドの受光
面１７は平坦に形成されているがこれに限らず伝送効率
等を考慮して適切に設計された曲面に形成することもで
きる。

【００２８】更に、図１において破線３４で示すような
球面の一部からなる内側反射面を備えた他の反射器３２
を光源１１を挟んで反射器１２と対向配置させ、かつ反
射器どうしをそれらの開口縁で接合させることもでき
る。反射器３２の内側反射面３４にはカプラ１６の受光
面が通過できる開口３５が形成され、光源から開口３５
までの距離を半径とするほぼ球面に形成されている。光
源１１から反射器１２の前面開口の方向に出射され、前
述した実施例におけるカプラ１６の受光面に入射しない
光線は、このような第２の反射器３２を配置することに
よって、内側反射面３４において光源１１の方向に一旦
反射させ、更に第１の反射器１２の内側反射面１４にお
いて再度反射させてカプラ１６の受光面に入射させるこ
とができるので光利用効率が向上する。

【００２９】上述した実施例においては、内側反射面１
４を多数の反射面領域で形成し、各反射領域を多数の微
小な反射面要素で構成したが、これに限らず、図４に示
すような異なる多数の回転楕円面の一部から構成するこ
ともできる。図４では簡略化のためＳ1、Ｓ2、Ｓ3、Ｓ
4、Ｓ5という５個の異なる回転楕円面からなる内側反射
面１４を示す。

【００３０】反射面領域Ｓ1は光源１１を第１焦点Ｆsと
し受光面の中心Ｄ1を第２焦点とする回転楕円体の一部
で形成し、反射面領域Ｓ2、Ｓ3、Ｓ4、Ｓ5は、光源１１
を共通の第１焦点Ｆsとし受光面１７の中心から光源と
反対方向に延びる光軸上に位置する多数の異なる点Ｆ
2、Ｆ3、Ｆ4、Ｆ5をそれぞれ第２焦点とする異なる回転
楕円体の一部で形成し各回転楕円体を互に滑らかに接合
することで構成する。

【００３１】光源１１から出射し反射面領域Ｓ1に入射
した光線は受光面１７の中心Ｄ1に向かう光ビームとし
て反射され、反射面領域Ｓ2、Ｓ3、Ｓ4、Ｓ5にそれぞれ
入射した光線は受光面１７の背後に位置する異なる点Ｆ
2、Ｆ3、Ｆ4、Ｆ5に向かう光ビームとしてそれぞれ反射
される。従って、図５に示すように、反射面領域Ｓ2、
Ｓ3、Ｓ4、Ｓ5で形成された光ビームは受光面１７上の
中心Ｄ1を共有する４個の同心環状領域Ｄ’2、Ｄ’3、
Ｄ’4およびＤ’5にそれぞれ入射することになり、受光
面１７上では実質的に均一でしかも大きな照度を得るこ
とができる。

【００３２】図６は本発明の光源装置の他の実施例の概
略図であり、単一の光源１１の光エネルギーをライトガ
イドを介して２つの光伝送システムに伝送するための光
源装置を示す。前述した実施例を構成する要素と同一あ
るいは類似の要素は同符号で示される。このような光源
装置において、光源１１を通過する直線上（以下、光軸
と称する）でその光源１１を挟んで対面した一対の凹形
反射面１４ａおよび１４ｂをそれぞれ備えた反射器１２
ａおよび１２ｂが配置され、それらの反射面１４ａおよ
び１４ｂは光軸１３に関して回転対称であるように形成
される。光源１１から出射され反射面上１４ａおよび１
４ｂでそれぞれ反射された光ビームは一対のカプラ１６
ａおよび１６ｂによって受けられるようになっている。
各カプラ１６ａおよび１６ｂの一端は、光軸１３と各凹
形反射面１４ａおよび１４ｂとの交点附近に形成された
開口１５ａ、１５ｂに臨んで配置された受光面１７ａお
よび１７ｂに形成され、他端は２つの光伝送システムに
それぞれ光学的に接続される。一対の凹形反射面１４ａ
および１４ｂはそれらの開口縁部において互に接合され
ている。

【００３３】凹形反射面１４ａは前述した実施例と同様
に光軸までの距離に応じて次第に大きくなる半径を有す
る多数の円の周上に沿ってそれぞれ配置された多数の反
射面素から構成され、光軸１３により近く位置する幾つ
かの円の周上に沿って配置された反射面素の方位は、光
源１１からその上に入射した光線を受光面１７ａの中心
に向かう光ビームとして反射させるように決定され、光
軸からの距離が最も大きい半径を有する円の周上に沿っ
て配置された反射面素の方位は、光源１１からその上に
入射した光線を受光面１７ａ上の最も外側にある円周上
に向かう光ビームとして反射させるように決定される。
また最も小さい半径と最も大きい半径の間にあるような
半径を有する多数の円の周上に沿った反射面素の方位
は、光源１１からそれらの上に入射した光線を受光面１
７ａ上の等間隔に配置された異なる多数の同心円の周上
に向かう光ビームとして反射させるように決定される。

【００３４】凹形反射面１４ｂの多数の反射面素につい
ても同様にそれらの方位が決定され、光源１１からそれ
らの上に入射した光線を受光面１７ｂ上でその中心から
最も外側にある円まで等間隔に配置された異なる多数の
同心円の周上に向かう光ビームとして反射させるように
決定される。従って、各凹形反射面１４ａ、１４ｂによ
って反射された光ビームは図５に示すように、カプラ１
６ａ、１６ｂの受光面１７ａ、１７ｂに対してほぼ均一
で大きな照度を与え、しかもカプラおよびそれに続くラ
イトガイド内での光損失が小さくなることが理解され
る。

【００３５】この実施例においては、単一の光源１１の
光エネルギーを２つのライトガイドを介して光伝送シス
テム内の２つの照明装置に伝送するための光源装置を示
したが、本発明の光源装置はこれに限定されるべきでは
なく、２以上の複数のライトガイドを適切なカプラを介
して多数の照明装置に伝送するような光源装置に適用す
ることも可能である。その場合、光供給対象に応じて複
数の反射器を設け、それらの凹形反射面に対して各光供
給対象が必要とする反射特性を上述したような微小反射
面素に適切な方位を与えて組立てるような方法によって
付与し、複数のライトガイドの受光面に入射する各光ビ
ームの入射角度をライトガイドを構成するコアおよびク
ラッドの屈折率差に関連して決定される臨界角に応じて
設定することができる。

【００３６】また、上述した各実施例においては光源１
１としてメタルハライドランプを使用したが、これに限
らず通常の白熱ランプを使用することもできる。

【００３７】更に、上述したような反射器の集光特性に
より近い特性を近似的に実現するために、反射器の内側
反射面１４の光軸に比較的近い中心反射領域を所定の回
転楕円体面で形成し、光軸から次第に離れるような周辺
反射領域をその回転楕円体面と少なくとも１つの偶関数
とで解析的に合成した特定の曲面で形成して、回転楕円
体面の一つの焦点近傍に光源を配置し、他の焦点近傍に
ライトガイドの受光面を配置させることもできる。この
場合には、光軸に比較的近い中央反射領域に入射する光
線はライトガイドの受光面の中心附近に向かう光ビーム
として反射されるが、特定曲面で形成された光軸から比
較的離れた周辺反射領域による光ビームの集光特性は特
定曲面を規定する偶関数の係数を適切に選ぶことによっ
てある程度調整することができるので、ライトガイドを
介して光学的に接続される光伝送システムが必要とする
範囲内でライトガイドの受光面に対する入射角を小さく
してライトガイド内での伝送損失を小さくできる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光源装置
によれば、反射器の内側反射面を多数の環状反射面領域
から構成し、各反射面領域はその上で形成される光ビー
ムを光源からの光エネルギーを伝達すべきライトガイド
受光面の異なる受光領域にそれぞれ入射させるように形
成されるので、ライトガイド受光面上に所望の照度分布
を与えることができ、光供給対象の様々な要求に応じた
光供給が可能となる。また各反射面領域で反射された光
ビームの受光面への入射角度がライトガイドを構成する
コアおよびクラッドの屈折率差に関連して決定される臨
界角に応じて設定できるので、ライトガイド内での光損
失を小さくすることができ、従って、光源からの光エネ
ルギーをライトガイドに有効に伝達することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光源装置を含んだ光伝送システム全体
の概略図である。

【図２】図１に示す光源装置の反射器を構成する反射面
領域の集光特性を説明するための概略図である。

【図３】図２に示す各反射面領域において反射された光
ビームのカプラ受光面上での受光領域を説明するための
概略図である。

【図４】図１に示す光源装置の反射器を構成する反射面
領域を多数の回転楕円体面で構成した場合の集光特性を
説明するための概略図である。

【図５】図４に示す各反射面領域において反射された光
ビームのカプラ受光面上での受光領域を説明するための
概略図である。

【図６】本発明を２つの光伝送システムに適用した場合
の光源装置の概略図である。

【符号の説明】

１０…光源装置、１１…光源、１２…反射器、１３…光
軸、１４…内側反射面、１５…開口、１６…カプラ、１
７…受光面、１８…ライトガイド、２０…照明装置、３
２…反射器、３４…球面の反射面、３５…開口。

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【手続補正書】

【提出日】平成１０年５月８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような一つの回転楕円体面を反射面として利用するよ
うな光源装置においては、光ファイバの受光面に入射す
る光ビームの内、入射角度が比較的大きく光ファイバ内
で全反射されないような光ビームは光ファイバ内を有効
に伝達されない、即ち光損失を受けることになる。一つ
の回転楕円体面を反射面として利用する限り光利用効率
が低く、またライトガイド内で光損失を受けるために伝
送効率が低下するという問題がある。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光供給対象に光学的に接続される少なくと
   も１つのライトガイドを含んだ光伝送システム用の光源
   装置であって、前記ライトガイドの一端に形成された受
   光面に対向配置された光源と、前記光源から出射された
   光線を反射させて前記ライトガイドの受光面に向かう光
   ビームを形成する内側反射面を有する反射器とを備え、
   前記内側反射面は前記受光面の中心と前記光源とを結ぶ
   直線に垂直な多数の平面において規定される閉曲線の周
   上に沿って形成された多数の環状の反射領域から構成さ
   れ、前記各反射領域は互いに滑らかに接合されると共に
   その上で形成される光ビームを前記受光面上の異なる受
   光領域にそれぞれ入射させるような集光特性を有してい
   ることを特徴とする光源装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の光源装置であって、前記
   各反射領域はその上で形成される各光ビームを前記受光
   面上の前記直線までの距離に応じた異なる受光領域に入
   射させるように形成されていることを特徴とする光源装
   置。
3. 【請求項３】請求項１又は２に記載の光源装置であっ
   て、前記各反射領域で形成される各光ビームの前記受光
   面に対する入射角が前記ライトガイドを構成するコアと
   クラッドの屈折率差から決定される臨界角に関連して所
   定角度以下に設定されることを特徴とする光源装置。
4. 【請求項４】光供給対象に光学的に接続される少なくと
   も１つのライトガイドを含んだ光伝送システム用の光源
   装置であって、前記ライトガイドの一端に形成された受
   光面に対向配置された光源と、前記光源と前記受光面の
   中心を通る直線に関して回転対称であると共に前記光源
   から出射された光線を反射させて前記ライトガイドの受
   光面に向かう光ビームを形成する内側反射面を有する反
   射器とを備え、前記内側反射面は前記直線に垂直な多数
   の平面上の異なる半径を有する多数の同心円の周上に沿
   ってそれぞれ配置されると共に互いに滑らかに接合され
   た多数の反射面素からなる多数の反射領域から構成さ
   れ、前記各反射領域に属する多数の反射面素の方位は、
   それぞれの上で形成された光ビームを前記ライトガイド
   の受光面の中心を共有しかつ互にほぼ等間隔に離間した
   同心円の周上に入射させるように予め決定されているこ
   とを特徴とする光源装置。
5. 【請求項５】請求項４に記載の光源装置において、最も
   小さい半径を有する円の周上に沿って配置された多数の
   反射面素はそれぞれの上で形成された光ビームを前記ラ
   イトガイドの受光面の中心に入射させ、最も大きい半径
   を有する円の周上に沿って配置された多数の反射面素は
   それぞれの上で形成された光ビームを前記ライトガイド
   の受光面の中心から最も離間した位置にある円周上に入
   射させるように、それぞれの方位が予め決められている
   ことを特徴とする光源装置。
6. 【請求項６】請求項５に記載の光源装置において、前記
   多数の反射面素上で反射される各光ビームの前記受光面
   に対する入射角度が前記ライトガイドを構成するコアと
   クラッドの屈折率差から決定される臨界角に関連して所
   定角度以下に設定されることを特徴とする光源装置。
7. 【請求項７】光供給対象に光学的に接続される少なくと
   も１つのライトガイドを含んだ光伝送システム用の光源
   装置であって、前記ライトガイドの一端に形成された受
   光面に対向配置された光源と、前記光源と前記受光面の
   中心を通る直線に関して回転対称であるような内側反射
   面を有し、その内側反射面上で前記光源から出射された
   光線を反射させて前記ライトガイドの受光面に向かう光
   ビームを形成する反射器とを備え、前記内側反射面は前
   記直線までの距離に応じて形成され、かつ互に滑らかに
   接合された多数の反射領域からなり、各反射領域は前記
   光源を共通の第１焦点としかつ前記受光面の中心から前
   記光源と反対方向に延びる前記直線上に位置する多数の
   異なる点をそれぞれ第２焦点とする多数の異なる回転楕
   円面の一部から構成され、前記各反射領域で形成された
   光ビームが前記直線上に位置する前記異なる点に向かっ
   てそれぞれ反射され、それによって前記ライトガイドの
   受光面の中心を共有する同心環状領域にそれぞれ入射す
   るようになっていることを特徴とする光源装置。
8. 【請求項８】請求項１ないし７のいずれかに記載の光源
   装置であって、前記光源を挟んで前記反射器と対向配置
   され、かつ前記反射器の開口縁に接合されると共に前記
   ライトガイドの受光面側の一端が通過できる透孔とを有
   しかつ前記光源から透孔までの距離を半径とするほぼ球
   面に形成された他の内側反射面からなる第２の反射器を
   備えていることを特徴とする光源装置。
9. 【請求項９】複数の光供給対象に光学的に接続される複
   数のライトガイドを含んだ光伝送システム用の光源装置
   であって、前記各ライトガイドの一端に形成された受光
   面に対向配置された光源と、前記光源から出射された光
   線の進行経路上に前記各ライトガイドに対応して配置さ
   れた複数の凹形反射面を有し、前記各凹形反射面に入射
   した前記光線を反射させて前記各ライトガイドの受光面
   に向かう光ビームを形成する複数の反射器とを備え、前
   記各凹形反射面は前記各直線までの距離に応じて形成さ
   れた多数の反射領域からなり、それらの各反射領域は、
   前記光源から出射されそれぞれの上で形成された光ビー
   ムを、前記対応するライトガイドの受光面上の前記直線
   までの距離に応じて予め決められた異なる受光領域に向
   かってそれぞれ反射させるように構成されている光源装
   置。
10. 【請求項１０】請求項９に記載の光源装置において、前
    記各反射領域は、前記直線までの距離に応じて次第に大
    きくなる半径を有する円の周上に沿ってそれぞれ配置さ
    れた互に滑らかに接合された多数の反射面素から形成さ
    れ、前記各反射領域に属する多数の反射面素は、それぞ
    れの上で形成された光ビームを前記対応するライトガイ
    ドの受光面の中心を共有しかつ互にほぼ等間隔にある同
    心円の周上に入射させるような方位を有していることを
    特徴とする光源装置。
11. 【請求項１１】請求項１０に記載の光源装置において、
    前記直線までの距離が最も小さい半径を有する円の周上
    に沿って配置された多数の反射面素はそれぞれの上で形
    成された光ビームを前記対応するライトガイドの受光面
    の中心に入射させるように、前記直線までの距離が最も
    大きい半径を有する円の周上に沿って配置された多数の
    反射面素はそれぞれの上で形成された光ビームを前記対
    応するライトガイドの受光面の中心から最も離間した位
    置にある円周上に入射させるように、それぞれの方位が
    決められていることを特徴とする光源装置。
12. 【請求項１２】請求項９ないし１１のいずれかに記載の
    光源装置において、、前記多数の反射面素上で反射され
    る各光ビームの前記受光面に対する入射角度が前記ライ
    トガイドを構成するコアとクラッドの屈折率差から決定
    される臨界角に関連して所定角度以下に設定されること
    を特徴とする光源装置。