KR20020070358A - 광섬유 조명 시스템용 컬러 보정 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
스펙트럼에서의 스파이크들의 크기를 감소시키기 위해서 필터들을 사용하여 수정된 아크 램프(10)의 출력 스펙트럼을 갖는 광섬유 조명 시스템(100)에 관한 것으로서, 결과적인 출력은 백색광의 바람직한 색도 및 연색성 지수를 갖는다.
Description
수술중, 조명은 의사의 시야를 밝게 하기 위해서 사용된다. 조명은 연색성(color rendering) 지수값과 보정 색 온도에서 충분한 광 에너지를 갖는 것이 중요하다. 통상 조명은 조명기 내부에 위치된 램프에 의해 화이버 번들(fiber bundle)의 사용으로 수술 부위로 방향 지워지는 광(light)을 제공된다.
그러한 조명기 시스템들 용으로 할로겐 램프들이 예전에 사용되어왔다. 그것들은 낮은 비용이 들지만, 일반적으로 광량이 바람직한 수준 이하이며 색 온도가 일반적으로 낮다. 크세논 아크 램프를 사용하는 고등의 첨단(end) 시스템들은 더 바람직한 색 온도를 제공하는데, 이는 대체로 태양광과 동일하며, 광량이 충분하다. 이들 시스템들은 램프의 낮은 고유 효율과 소정의 복잡성 및 고가의 안정기로 인하여 고가가 되기 쉽다는 것이 단점이다. 금속 할로겐 및 수은 램프들은 크세논 램프에 비하여 램프의 더 높은 효율, 약 2 내지 3배의 더 높은 효율로 인하여 그러한 목적을 위해 또한 사용되며, 결국, 더 낮은 비용의 조명기를 제공한다.
방전 전구 내부에 금속 할로겐 및/또는 수은의 사용으로 인하여, 출력 스펙트럼은 예리한 스펙트럼 스파이크(spike)들을 포함하며, 이는 사용된 물질들의 특성에 부합한다. 이들 스파이크의 효과는 색채 온도, 색도 및 연색성 지수에 관한 출력 특성을 변동시킨다. 필터들은 그 출력의 색채 온도를 보정 하도록 금속 할로겐 램프 시스템에 사용되었지만, 색도 및 연색성 지수들은 대개 무시된다.
따라서, 본 발명의 목적은 색채 보정 시스템을 포함하는 조명 시스템을 제공함으로써, 스펙트럼에 스파이크들을 갖는 램프들, 이를테면, 금속 할로겐 램프 및 수은 램프의 출력이 낮은 비용으로 소정의 색채 온도, 색도 및 연색성 지수["CRI"]을 갖는 광 출력을 제공하도록 보정된다.
[발명이 이루고자하는 기술적 과제]
이러한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 수술 부위의 주요 특징들이 명확히 보일 수 있도록 색채 온도, 색도, 및 CRI에 관하여 소정 특성의 백색광을 갖는 충분한 광 에너지를 제공하기 위해서 수술 분야에서 사용하기 위한 광섬유 조명기를 제공하는 것이다. 조명기는 출력 스펙트럼에 스파이크를 일반적으로 갖는 고효율 아크 램프와 아크 램프로부터 방사된 광을 출력 화이버의 출력 번들에 초점맞추기 위한 집속 및 수집 시스템을 포함한다. 아크 램프와 출력 광섬유간에는 광학 필터링 시스템이 있어서, 아크 램프의 출력은 광섬유에서 소정의 특성을 갖는 출력을 생성시키도록 수정된다.
본 발명은 일반적으로 의료 절차중 사용되는 광섬유(fiber optic) 조명 시스템에 관한 것이다.
도 1(종래 기술)은 파라볼라 반사기를 갖는 공지된 광섬유 조명기의 개략도이다,
도 2(종래 기술)는 타원형 반사기를 갖는 공지된 광섬유 조명기의 개략도이다,
도 3(종래 기술)은 축-외(off-axis) 토로이드 반사기를 갖는 공지된 광섬유 조명기의 개략도이다,
도 4A는 5500°K의 색채 온도를 갖는 전형적인 태양 흑체 복사의 스펙트럼이다,
도 4B는 균일한 출력 파워(power)를 갖는 백색 광원의 스펙트럼이다,
도 5(종래 기술)는 전형적인 금속 할로겐 램프의 출력 스펙트럼이다,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 필터의 스펙트럼 투과율이다,
도 7은 도 6의 광학 필터로 필터링한 후의 도 5의 금속 할로겐 램프의 출력 스펙트럼이다,
도 8은 태양광(SOLAR), 백색광(WHITE), 금속 할로겐 램프(MH), 및 필터링 이후의 금속 할로겐 램프(FMH)의 좌표를 나타내는 색도 좌표와 상관 색채 온도를 나타내는 그래프이다,
도 9A는 CRI 대 장파장 노치(notch) 반사율의 관계를 나타내는 그래프이다,
도 9B는 색채 온도 대 장파장 노치(notch) 반사율의 관계를 나타내는 그래프이다,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 평면 광학 필터를 갖는 축-외 조명기의 개략도이다; 그리고
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 만곡진 필터를 갖는 축-외 조명기의 개략도이다.
도 1은 종래 기술분야에 공지된 일반적인 광섬유 조명기의 내부 구성요소를 도시한다. 도시된 조명기는 광원(10), 파라볼라 형상의 1차 반사기(40a), 초점 렌즈(210), 및 출력 광섬유(60)를 포함하는 축-외, 파라볼라 반사기 조명 시스템(200)이다. 어플리케이션에 따라, 광원(10)은 크세논 아크, 수은 크세논 아크, 금속 할로겐 아크, 또는 할로겐 램프의 그룹으로부터 선택된다. 조명 시스템(200)에서, 광원(10)의 방사 영역은 파라볼라 반사기(40a)의 초점에서 광학축(80)에 위치되어, 출력(20)이 시준되도록 한다. 상기 파라볼라 반사기(40a)는 일정한 소정의 파장들을 선택적으로 반사시키도록 코팅된다. 예를 들면, 가시 어플리케이션에서, 냉연 코팅물(cold coating)은 UV와 적외선 복사를 투과시키도록 사용되어 반사기(40a)는 출력(20)으로서 스펙트럼의 가시 부분만을 전달한다. 평행한 출력(20)은 초점 렌즈(20)에 의해 출력 광섬유(60)에 작은 점(70)으로 초점 맞춰진다.
도 2는 축-외, 타원형 반사기 조명 시스템(300)의 구성을 나타낸다. 상기 조명 시스템(300)은 광학 출력(20)을 전달하도록 타원형 반사기(40b)를 사용한다. 램프(20)의 방사 영역은 타원형 반사기(40b)의 하나의 초점에 있어서 광학축(80)에 위치되고 출력 광섬유(60)는 타원형 반사기(40b)의 다른 초점에 있어서 광학축(80)에 위치된다. 따라서, 어플리케이션에 따라, 타원형 반사기의 표면(40b)이 또한 상기된 것처럼 코팅될 수 있다.
도 1과 2에 도시된 공지된 조명 시스템(200 및 300) 모두는 시스템의 배율이 1보다 크고 상기 배율이 각도에 따라 변동하므로, 점(70)에 초점 맞춰진 출력의 밝기를 감소시킨다는 일반적인 결점을 갖고 있다.
도 3은 방사 영역이 1차 반사기(40)에 의해 대략 1이며 대체로 모든 각에 걸쳐 일정한 배율로 출력 광섬유(60)에 영사되는, 공지된 축-외 조명 시스템(400)을 도시한다. 따라서, 상기 축-외 조명 시스템(400)은 동일한 램프(10)를 갖는 이미 설명된 시스템들보다도, 특히 작은 이텐듀(etendue)에서 더 높은 출력을 갖는다.
상기 축-외 조명 시스템(400)에서, 출력(20)은 도 3에 도시된 것과 같이 역-반사기(50)를 포함하므로써 더 증가될 수 있다. 역-반사기(50)는 출력(70)의 방향에서 1차 미러(40)의 대향 측면에서 방사된 광을 반사시킨다. 상기된 축-상 조명 시스템(200 및 300)에서의 반사기들에 유사하게, 축-외 조명 시스템(400)에서의 반사기들(40 및 50)은 특정 복사 범위를 선택적으로 투과 및 반사시키도록 또한 코팅될 수 있다.
광(light)의 시각적 양태를 이해하기 위해서, 도 4A는 5500°K의 색채 온도를 갖는 전형적인 흑체 복사원(radiation source)의 출력 스펙트럼을 나타낸다. 도시된 스펙트럼은 또한 직사 태양광으로부터 측정된 출력을 나타낸다. 비록 5500°K 흑체 복사원의 출력 복사가 모든 파장에서 동일하지 않지만, 연색성 지수는, 특정 조명이 관찰된 물체의 고유색을 얼마나 잘 유지시키는가의 척도로, 정의에 따라 100%이다.
도 4B는 파워(power)가 가시 스펙트럼간에 일정한 백색광의 출력 스펙트럼을 나타낸다. 도 4B에 도시된 광원의 색채 온도는 5455°K이고 연색성 지수는 95.11%으로 계산되었으며, 이는 그러한 광원으로부터 조사된 물체들의 색채가 도 4A의 흑체 복사에 의해 생성된 표준 광원에 비하여 약간 떨어짐을 의미한다. 이들 두 가지 포인트 내에 및 근접한 조명은 양호한 조명으로 여겨진다. 일반적으로, 이러한 범위에서의 다양한 조명들은 약 5500°K의 색채 온도와 85% 이상의 CRI를 가지며 실질적으로 서로 구별할 수 없다.
일반적인 유형의 램프(10)는 크세논 아크 램프이다. 이는 고압에서 크세논 가스로 충전된 양극과 음극을 갖는 전구로 이루어진다. 램프는 가스를 통하여 전류로 점화될 때, 양호한 색채 온도와 연색성 지수를 갖는 가스 스펙트럼간에 거의 균일한 출력을 갖는 복사를 방사하여 형성된다. 크세논 전구의 출력은 약 6200°K의 색채 온도, X=0.30,과 Y=0.30의 색도 좌표, 및 대략 0.93의 CRI를 갖는 백색광 또는 태양광의 출력들에 매우 근접하다. 일반적으로 크세논 램프의 출력 특성들은 매우 바람직할 수 있지만, 조명용으로 크세논 램프를 사용하는 단점들은 전기적 파워를 광학적 출력으로 전환시키는 고유의 낮은 효율과 램프 및 관련 안정기들의 상대적으로 높은 비용이다.
더 고효율이며 더 낮은 비용의 어플리케이션을 위해, 금속 할로겐 램프들이 일반적으로 사용된다. 램프들의 효율을 증가시키기 위해서, 소량의 도펀트들, 일반적으로 금속 할로겐, 수은, 나트륨 등이 전구에 채용된다. 이들 소량의 도펀트들은 아크 전구에 효과적인 전자 양자 레벨 전이를 생성시키는 방사 프로세스에서 부가적인 전이 에너지 레벨을 제공하여 더욱 더 많은 광 에너지를 생성시킨다. 도핑된 전구의 결함은 여분의 광이 이러한 도펀트 전이의 스펙트럼 특성을 도입시킨다는 것이다. 특히, 전구들은 스펙트럼에서 스파이크로서 출력에 나타나는 일정한 파장에서 집중되는 광 에너지를 방사시킨다. 전형적인 금속 할로겐 전구의 출력 스펙트럼이 도 5에 도시되어 있다. 이러한 스펙트럼과 도 4A 및 4B의 스펙트럼간의 주요 차이점은 스파이크(500b와 500g)의 존재이다. 도 5의 스펙트럼에서, 청색 영역의 스펙트럼에서 2개 스파이크(500b)와 녹색 영역에서 2개 스파이크(500g)가 있다. 상기 스파이크들은 실제로 일정한 파장에 제공된 여분의 광이며, 부합하는 색채들을 우선적으로 강조하여 조사된 물체의 고유색 콘텐트(content)를 왜곡시킨다. 이러한 색채 왜곡은 물체의 외관을 변형시킨다. 예를 들면, 환자에 대한 수술중에, 이러한 조명은 붉은색 살색(flesh) 조직이 푸른색으로 보이게 한다. 그러한 금속 할로겐 램프의 부합하는 특성들은 도 8에 도시된 5225°K 범위의 색채 온도, 대략 X=0.34, 및 Y=0.36의 색도 좌표, 및 대략 68%의 CRI를 일반적으로 갖는다.
낮은 비용으로 소정의 색채 온도, 색도, 및 CRI를 갖는 충분한 광 에너지로 광학 출력을 달성하기 위해서, 본 발명은 가스와 도펀트로 충전된 광원(10)을 갖는 조명 시스템(100), 광을 아크 램프로부터 출력 광섬유로 커플링시키기 위한 시스템, 및 아크 램프와 출력 광섬유 사이에 위치된 광학 필터(30)를 제공한다.
도 6은 본 발명의 실시예에서 사용되는 예시적인 광학 필터의 특성을 도시한다. 상기 필터는 다양한 파장들에서 광을 투과 및 광 에너지를 감쇠시키도록 설계되어, 스파이크(500b 및 500g)에 부합하는 감쇠 피크(600b 및 600g)에 보여지는 것처럼, 램프(10)의 출력 스펙트럼을 변경시킨다. 상기 필터(30)의 기본 기능은 스파이크(500b 및 500g)에서 초과 파워를 감쇠 시키는 것이며 스펙트럼의 나머지에서 최소 변동을 유지하는 것이다. 필터링 이후의 도 5의 금속 할로겐 램프의 출력 스펙트럼은 스파이크(500b 및 500g)의 감소를 도시하는 도 7에 도시되어 있다. 특히, 사후-필터 스파이크(500b 및 500g)는 고유 스파이크(500b 및 500g)보다 훨씬 더 작다. 도 8은 필터링 이전과 이후의 램프(10)의 출력의 색도를 나타낸다. 필터링 이후, 색도는 백색광(WHITE)과 흑체 복사(SOLAR) 포인트 사이이다. 도 7의 스펙트럼으로부터 계산된 것처럼 연색성 지수는 90%이상이다.
도 9A는 청색 및 녹색 파장의 필터링과 관련하여 필터에서의 감쇠 량을 변동시킴으로써 필터의 제조시 수행된 CRI의 최적화를 나타낸다. 도 9B는 색채 온도의 최적화를 나타낸다. 이들 최적화로부터, 필터의 소정의 감쇠 곡선은 도 6에 도시된 것과 같이 결정될 수 있다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에서의 필터링된 조명 시스템(100)을 도시한다. 이 실시예는 광학축(80) 밖에 광원(10)을 위치시킨다. 쇼트 아크 270W 금속 할로겐 아크 램프가 광원(20)으로서 사용된다. 상기 광원(10)은 다른 초점에서 출력 집중 점(70)을 갖는 토로이드 1차 반사기(40)의 초점들중 하나에 위치된다. 출력을 증가시키기 위해서, 역-반사기(50)가 상기 1차 반사기(40)의 대향 면에서 램프(10)에 가깝게 위치되므로, 광원(10)으로부터 더 많은 출력광(20)이 반사기(40)로 향하게 된다. 출력 집중 점(70)과 1차 반사기(40)사이에서, 광원(10)의 출력(20) 스펙트럼을 조절하도록 필터(30)가 사용된다. 출력 집중 점(70)에서,융합된 번들은 집중된 광(20)을 상기 집중 점(70)으로부터 출력 광섬유(60)로 커플링시키는데 사용된다. 이 경우에 사용된 광섬유(60)는 바람직하게 낮은 용융 온도를 갖는 1.5mm 플라스틱 화이버이다.
다중-층 절연(dielectric) 코팅물로 만들어진 필터들(30)때문에, 필터링 특성은 작은 입사각에서 점진적 변화와 큰 입사각에서 급진적 변화를 갖는 입사각에 좌우된다. 일 실시예에서, 필터(30)는 글래스 기판의 상부에 다중-층 절연 코팅물을 갖는다. 각도에 따른 필터링 특성의 변화는 방사상 방향에서 변화하는 불-균일 색채로서 출력에 나타난다. 필터링 응답은 입사각이 증가함에 따라, "청색 편이(blue shift)"로서 공지된, 더 짧은 파장으로 편이한다. 각도 의존도는 대략 다음으로 주어진다.
Δλ/λ0=(θi)2/2(n*)2
여기서, Δλ는 파장의 변화이며, θi는 라디안의 입사각이며, n*은 절연 필터의 유효 굴절 지수이고, λ0는 0도 입사에서의 피크 응답 파장이다. 따라서, 파장 편이는 입사각과 굴절 지수의 2차 함수이다.
초점으로부터 거리(D)에서의 평면 필터(30)에 대해, θi, 필터에서의 입사각은
θi=arctan(H/D)
이며, 여기서, H는 도 11에 도시된 것처럼, 광선 차단 높이이다.
수렴되는 광 빔에서, 최외측, 높은 입사각 광선들이 파장에서 편이되어, 빔 단면간에 색채 변동을 야기한다. 이러한 문제점의 해결책은 도 11에 도시된 것처럼 만곡진 필터(30a)를 사용하는 것이다. 도 11은 둥근 광학 필터(30a)를 구현하는 대안의 필터링된 조명 시스템(100a)을 도시한다.
D에 대등한 만곡 반경을 갖는 구형의 만곡진 기판 필터(30a)에 대해, 입사각은 모든 광선 차단 높이에서 0°이다. 유감스럽게도, 높은 수치 구경으로 수렴되는 빔들은 이러한 조건을 충족시키기 위해서 매우 만곡진 필터(30a)를 필요로하는데, 만곡진 필터(30a)의 만곡 중심부(90)는 일반적으로 출력 집중 점(70)이 아니다. 이는 증착의 가파른 코팅 각으로 인하여, 의문의 균일한 코팅 구조물(fabrication)을 만든다. 더욱 더 실질적인 해결책은 각도 보상과 코팅 증착 균일 조건을 절충시킴으로써 비-선형 파장 편이의 이점을 취하는 것이다. 만일 반경 R>D의 기판이 사용된다면, 광선 높이(H)를 갖는 광 입사각의 편차는 다음으로 주어진다
θi=arctan(H/D-SAG))-arcsin(H/R)
여기서, SAG=(R-(R2-H2)1/2)이므로, 임의의 광선 높이(H)에 대한 입사각이 감소된다. R을 D에 가깝게 설정함으로써, 코팅 증착을 위해 arcsin(H/R)<30°를 유지시키는 것을 제외하고, 대부분의 파장 편이가 제거될 수 있다.
TiO2및 Ta2O2와 같은 높은 지수 코팅 물질을 선택함으로써, n*을 최대로하는 것은 또한 각도와 함께 파장 편이를 최소화시키는데 도움이 된다. 그러한 높은 지수 물질의 사용은 각의 효과를 1/3 또는 그 이상정도 감소시킬 수 있다.
높은 파워 어플리케이션을 위해, 융합된 화이버 번들로 이루어진 균질화기(75)는 출력 광섬유(60)의 정면에서 상기 집중 점(70)에 위치된다. 상기 융합된 화이버 번들은 또한 둥근 클래딩된 로드에 의해 대체될 수 있다. 어플리케이션에 따라, 복합 클래딩된 로드, 다각형 단면을 갖는 로드, 및 다각형 단면을 갖는 복합 클래딩된 로드 또는 융합된 번들이 균질화기(75)로서 사용될 수 있어서 출력 강도 프로파일을 균질화시킨다.
부가적인 출력 개선점들은 작은 입력단에서 더 큰 출력단으로, 또는 반대로 이들 구성요소들을 테이퍼링함으로써 또한 이루어질 수 있다. 상기 테이퍼링은 면적 대 수치 구경 조합을 효과적으로 변경시킴으로써, 설계자가 집중된 광의 출력을 특정 광섬유(60)로 더 잘 매칭시키도록 하여, 시스템의 전체전인 최종 출력을 증가시킨다.
다른 어플리케이션에서, 출력 광섬유(60)는 화이버 번들 또는 대형 코어 화이버일 수 있다. 화이버 번들은 일반적으로 약 3mm와 5mm 직경에서 이용가능하다. 이러한 사이즈의 화이버 번들은 일반적인 조명, 외과용 헤드라이트, 및 내시경 조명으로 사용된다. 대형 코어 화이버는 직경이 약 3mm에서 약 18mm의 범위이다. 더 소형 사이즈에 있어서, 대형 코어 화이버는 화이버 번들에 유사한 조명에 사용된다. 더 대형 사이즈에 있어서, 대형 코어 화이버는 광이 그 길이를 따라 화이버의 측면을 따라 확산되는 장식용 조명에 사용된다.
상기된 실시예들은 광학 커플링 시스템의 부분이 아닌 필터들로 이루어지지만, 동일한 필터링 방식은 동일한 효과를 생성시키는 적절한 절연층(dielectric layer)으로 1차 반사기를 코팅시킴으로써 구현될 수 있다. 이러한 경우에, 필러팅 기능은 도 1에서의 파라볼라 반사기(40a), 도 2에서의 타원형 반사기(40b), 및 도 3에서의 1차 미러(40)에 코팅물과 함께 통합된다.
발명은 본문에 상당히 상세히 도시되고 기술되었지만, 청구범위로서 필요한 것을 제외하고, 진술된 그러한 사항들로 제한되지 않는다. 그러므로, 발명이 기술되어 있지만, 발명의 실시예들이 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 수많은 방식으로 변경 및 변형될 수 있음이 당 기술분야의 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 임의의 그리고 모든 그러한 변형들은 하기 청구범위의 범위 내에 포함되어도 좋다.
Claims (27)
- 가스 및 도펀트들로 충전되어, 상기 도펀트들의 특성인 스파이크(spike)의 스펙트럼을 갖는 광을 방사하는 아크 램프;상기 아크 램프로부터 출력 광섬유 시스템으로 광(light)을 커플링시키는 광학 시스템; 및상기 아크 램프에 의해 방사된 광의 스펙트럼이 대체로 백색광의 색도 및 연색성 지수와 같은 색도 및 연색성 지수를 제공하기 위해 변형되도록 아크 램프와 출력 광섬유 시스템간에 위치된 필터 장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 조명 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 도펀트들은 금속 할로겐 및 수은을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 광섬유 조명 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 가스는 크세논인 것을 특징으로 하는 광섬유 조명 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 광학 시스템은 축-외 반사기 시스템인 것을 특징으로 하는 광섬유 조명 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 광학 시스템은 축-상 반사기 시스템인 것을 특징으로 하는 광섬유 조명 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 출력 광섬유 시스템은 단일 화이버인 것을 특징으로 하는 광섬유 조명 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 출력 광섬유 시스템은 화이버 번들인 것을 특징으로 하는 광섬유 조명 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 필터 장치는 상기 스펙트럼의 스파이크가 감소되도록 하나 이상의 필터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광섬유 조명 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 필터 장치는 만곡진 기판의 필터인 것을 특징으로 하는 광섬유 조명 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 필터 장치는 평면 기판의 필터인 것을 특징으로 하는 광섬유 조명 시스템.
- 제 9 항에 있어서, 상기 만곡진 기판은 상기 기판과 상기 출력 광섬유 시스템간의 거리보다도 더 큰 만곡 반경을 갖는 것을 특징으로 하는 광섬유 조명 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 필터 장치는 커플링용 광학 시스템의 부분인 것을 특징으로 하는 광섬유 조명 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 색도는 약 X=.33 및 Y=.33의 좌표를 갖는 것을 특징으로하는 광섬유 조명 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 연색성 지수는 .85와 1.00사이의 범위인 것을 특징으로하는 광섬유 조명 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 광학 시스템으로부터 광을 수신하는 입력단, 및 이를 갖는 출력 광섬유 시스템과 광학 시스템간에 위치된 출력단을 갖는 균질화기를 더 포함하며, 출력단에서 강도 프로파일이 입력단보다도 더 균일하도록 상기 출력단으로부터 출력 광섬유 시스템으로 광을 커플링시키는 것을 특징으로 하는 광섬유 조명 시스템.
- 제 15 항에 있어서, 상기 균질화기는 융합된 화이버 번들, 클래딩된 로드, 테이퍼져 융합된 번들, 및 테이퍼져 클래딩된 로드를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 광섬유 조명 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 램프는 그 스펙트럼에 스파이크를 갖는 광을 방사하는 금속 할로겐 아크 램프이며;상기 광섬유 시스템으로 이루어진 적어도 하나의 화이버를 포함하는 출력 타겟을 더 포함하며;상기 광학 시스템은 광을 상기 금속 할로겐 아크 램프로부터 상기 출력 타겟으로 커플링시키기 위한 축-외 반사기 시스템을 포함하는데, 상기 축-외 반사기 시스템이 대체로 모든 UV와 적외선 복사를 필터링하며;상기 필터 장치는 상기 금속 할로겐 아크 램프의 스펙트럼에서의 스파이크가 감소되며 상기 출력 타겟에서 광의 색도가 약 0.30 내지 0.35의 범위인 X 값, 약 0.30 내지 0.35의 범위인 Y 값, 및 약 0.85 내지 약 1.00의 범위인 연색성 지수를 갖도록 상기 축-외 반사기 시스템과 출력 타겟사이에 위치된 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 조명 시스템.
- 제 17 항에 있어서, 상기 필터는 글래스 기판의 상부에 다중층 절연 코팅물을 갖는 것을 특징으로 하는 광섬유 조명 시스템.
- 제 18 항에 있어서, 상기 글래스 기판이 만곡지는 것을 특징으로 하는 광섬유 조명 시스템.
- 제 17 항에 있어서, 상기 타겟이 출력 광섬유인 것을 특징으로 하는 광섬유 조명 시스템.
- 제 17 항에 있어서, 상기 타겟은 균질화기와 출력 광섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 조명 시스템.
- 제 21 항에 있어서, 상기 균질화기는 융합된 화이버 번들, 클래딩된 로드, 테이퍼져 융합된 번들, 및 테이퍼져 클래딩된 로드를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 광섬유 조명 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 램프는 그 스펙트럼에 스파이크를 갖는 광을 방사하는 금속 할로겐 아크 램프이며;상기 광섬유 시스템으로 이루어진 적어도 하나의 화이버를 포함하는 출력 타겟을 더 포함하며;상기 광학 시스템은 광을 금속 할로겐 아크 램프로부터 상기 출력 타겟으로 커플링시키기 위해, 대체로 모든 UV와 적외선 복사, 및 상기 출력 타겟에서 광의 색도가 약 0.30 내지 약 0.35의 범위인 X 값, 약 0.30 내지 약 0.35의 범위인 Y 값, 그리고 약 0.85 내지 약 1.00의 범위인 연색성 지수를 갖도록 그 스펙트럼에서의 스파이크를 필터링시키는 반사기 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 조명 시스템.
- 제 23 항에 있어서, 상기 반사기 시스템은 축-외 오목 반사기인 것을 특징으로 하는 광섬유 조명 시스템.
- 제 23 항에 있어서, 상기 반사기 시스템은 축-상 파라볼라 반사기인 것을 특징으로 하는 광섬유 조명 시스템.
- 제 23 항에 있어서, 상기 반사기 시스템은 축-상 타원형 반사기인 것을 특징으로 하는 광섬유 조명 시스템.
- 제 1 항에 따른 광섬유 조명 시스템에서의 색채를 보정하는 방법에 있어서,가스 및 도펀트들로 충전되어, 상기 도펀트들의 특성인 스파이크의 스펙트럼을 갖는 광을 방사하는 아크 램프를 제공하는 단계;상기 아크 램프로부터 출력 광섬유 시스템으로 광을 커플링시키기 위한 광학 시스템을 제공하는 단계; 및상기 아크 램프에 의해 방사된 광의 스펙트럼이 대체로 백색광의 색도 및 연색성 지수와 같은 색도 및 연색성 지수를 제공하기 위해 변형되도록 출력 광섬유 시스템과 아크 램프사이에 위치되는 필터 장치를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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