(57)【要約】【課題】  大型の投影装置の光伝送用に光ファイバユニットを好適に使用可能にする技術を提供する。【解決手段】  保護管３に挿通された光ファイバ１の両端部にフェルール２が固着され、フェルール２は保護管３に対してコイルスプリング４を介して設けられており、保護管３が受け具５２に固定された際、フェルール２はコイルスプリング４により受け具５２に押し付けられる。コイルスプリング４の弾性は、光ファイバ１の許容引っ張り応力より小さい。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
保護管と、保護管に挿通された光ファイバと、光ファイバの両端部に固着されたフェルールとより成り、光ファイバユニット受け具に装着されて使用される光ファイバユニットであって、
保護管は、装着の際に光ファイバユニット受け具に固定される被固定部を有しており、
フェルールは、保護管に対して弾性体を介して設けられていて保護管に対して変位可能となっており、弾性体は、光ファイバユニット受け具に装着された際にフェルールを弾性により光ファイバユニット受け具に押し付けるものであり、
弾性体の弾性は、前記光ファイバの許容引っ張り応力より小さいことを特徴とする光ファイバユニット。
【請求項２】
前記フェルールの先端は、円錐状を成す光ファイバユニット受け具の表面に適合した円錐状の外面を有しており、この円錐状の外面は、前記光ファイバと同軸であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバユニット。
【請求項３】
請求項２記載の光ファイバユニットが装着される光ファイバユニット受け具であって、前記フェルールの先端の円錐状の外面に適合した円錐状の表面を有していることを特徴とする光ファイバユニット受け具。
【請求項４】
請求項３記載の光ファイバユニット受け具を備えた光学ユニットであって、少なくとも一つの光学素子と、この光学素子を保持した素子ホルダとを備えており、
素子ホルダは、前記光ファイバユニット受け具に前記光ファイバユニットが装着された際、当該光ファイバユニットの光ファイバに対して光学素子の光軸が一致する位置に光学素子を保持するものであることを特徴とする光学ユニット。
【請求項５】
前記素子ホルダは、ベース板に固定されており、ベース板には位置決め用開口が形成されており、位置決め用開口は、前記フェルールの先端の円錐状の外面に適合した円錐状の表面を有しており、前記素子ホルダは、位置決め用開口と同軸となる位置で前記光学素子を保持するものであることを特徴とする請求項４記載の光学ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願の発明は、光ファイバユニットの装着構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバは、コアとクラッドの屈折率の差を利用して光を伝送するもので、光通信を始めてとして各種分野で多用されている。このうち、通信分野では赤外線を伝送する場合が多いが、ファイバスコープのように可視光の伝送にも光ファイバは多用されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】http://www.sony.co.jp/SonyInfo/News/Press/201003/10-029/
【非特許文献２】一般社団法人ビジネス機械・情報システム産業協会データプロジェクター部会プロジェクター新光源分科会、「レーザを光源とするプロジェクターの安全に関するガイドライン＜第１版＞」（平成２４年９月制定）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような光ファイバの利用分野の一つとして新たに検討されているものに、大型のプロジェクタやデジタルシネマ映写機のような投影装置が挙げられる。
例えば、プロジェクタの光源には、メタルハライドランプやキセノンランプといった放電ランプが多く使用されてきたが、最近ではＬＥＤのような固体光源も多く使用されるようになってきており、レーザーの使用も検討され始めている。特に、非特許文献１に示すように、大出力の固体レーザーが開発されており、大型のプロジェクタやデジタルシネマ映写機への利用が検討されている。
【０００５】
プロジェクタや映写機では、光源が投影装置本体の中に組み込まれている。従って、代替光源としてレーザーを使用する場合も、投影装置本体の中に組み込むことがまず考えられる。実際、レーザー、ＬＥＤ及び蛍光体を使用したハイブリッドタイプのプロジェクタが既に製品化されているが、レーザーは投影装置本体内に組み込まれている。また、一般社団法人ビジネス機械・情報システム産業協会データプロジェクター部会プロジェクター新光源分科会による「レーザを光源とするプロジェクターの安全に関するガイドライン＜第１版＞」（非特許文献２）でも、光源ユニットはプロジェクタ本体内に搭載されることを前提にガイドラインがまとめられている。
【０００６】
しかしながら、大出力のレーザーを光源として使用する場合、投影装置本体内に光源を搭載すると、装置全体が大がかりになったり構造が複雑になったりする問題が生じると予想される。より大型のスクリーンへの投影のためトータルの出力をより大きくしようとすると、ＲＧＢ各色についてそれぞれにレーザー光源を搭載したり、さらに各色用に複数のレーザー光源を搭載して重畳することが考えられるが、そのようにするとさらに装置全体が大がかりになり、構造が複雑化すると予想される。
【０００７】
このようなことから、大型のプロジェクタやデジタルシネマ映写機のような大型の投影装置の場合、光源ユニットを装置本体から分離させた構造が採用されることになると予想される。光源ユニットを装置本体から分離させることは、安全上の観点からも望ましいと考えられる。例えば、大型のプロジェクタは、イベント会場のような一般の人が多く集まる場所で使用される場合があり、プロジェクタはそのような場所に配置され得る。この場合、大出力のレーザー光源を搭載した光源ユニットは一般の人が触れられないようにし、光のみを本体に伝送して映像を投影するようにした方が良い。
【０００８】
このように投影装置本体と光源ユニットとを分離した構造とする場合、光源ユニットから光を投影装置本体に伝送する手段が必要であり、その手段としては光ファイバが考えられる。しかしながら、このような目的で光ファイバが製品化されたことはなく、このような目的で使用できる光ファイバは一般には市販されていない。従って、どのような課題が存在し、どのような点に注意すべきかも、明らかにはなっていない。
本願の発明者は、かかる状況において鋭意研究を重ねた結果、本願発明を想到したものであって、本願発明は、大型の投影装置の光伝送用に光ファイバユニットを好適に使用可能にする技術を提供する意義を有している。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本願の請求項１記載の発明は、保護管と、保護管に挿通された光ファイバと、光ファイバの両端部に固着されたフェルールとより成り、光ファイバユニット受け具に装着されて使用される光ファイバユニットであって、
保護管は、装着の際に光ファイバユニット受け具に固定される被固定部を有しており、
フェルールは、保護管に対して弾性体を介して設けられていて保護管に対して変位可能となっており、弾性体は、光ファイバユニット受け具に装着された際にフェルールを弾性により光ファイバユニット受け具に押し付けるものであり、
弾性体の弾性は、光ファイバの許容引っ張り応力より小さいという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項２記載の発明は、前記請求項１の構成において、前記フェルールの先端は、円錐状を成す光ファイバユニット受け具の表面に適合した円錐状の外面を有しており、この円錐状の外面は、前記光ファイバと同軸であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項３記載の発明は、請求項２記載の光ファイバユニットが装着される光ファイバユニット受け具であって、前記フェルールの先端の円錐状の外面に適合した円錐状の表面を有している。
また、上記課題を解決するため、請求項４記載の発明は、請求項３記載の光ファイバユニット受け具を備えた光学ユニットであって、少なくとも一つの光学素子と、この光学素子を保持した素子ホルダとを備えており、
素子ホルダは、前記光ファイバユニット受け具に前記光ファイバユニットが装着された際、当該光ファイバユニットの光ファイバに対して光学素子の光軸が一致する位置に光学素子を保持するものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項５記載の発明は、請求項４の構成において、前記素子ホルダは、ベース板に固定されており、ベース板には位置決め用開口が形成されており、位置決め用開口は、前記フェルールの先端の円錐状の外面に適合した円錐状の表面を有しており、前記素子ホルダは、位置決め用開口と同軸となる位置で前記光学素子を保持するものであるという構成を有する。
【発明の効果】
【００１０】
以下に説明する通り、本願の請求項１記載の発明によれば、フェルールは保護管に対して弾性体を介して設けられていて保護管に対して変位可能となっており、弾性体は、光ファイバユニット受け具に装着された際にフェルールを弾性により光ファイバユニット受け具に押し付けるものであるので、光ファイバと保護管との熱膨張率差により光ファイバが弛む際にも光ファイバの端面の位置ずれは生じない。また、弾性体の弾性は光ファイバの許容引っ張り応力より小さいので、保護管が熱膨張して光ファイバの長さを超えた長さになって光ファイバの張力が弾性体の弾性に抗する状態になっても、光ファイバの破断は生じない。このため、信頼性の高い光伝送が行え、また光伝送の効率も高く維持できる。
また、請求項２又は３記載の発明によれば、上記効果に加え、フェルールの先端の外面が光ファイバと同軸の円錐状であってこの面が光ファイバユニット受け具の円錐状の表面に当接するので、光ファイバが径方向に位置決めされた状態で装着される。このため、光の伝送効率が低下したり、光ファイバのコアを外れた位置に光が入射することで熱的な損傷が生じたりする問題が生じない。
また、請求項４記載の発明によれば、上記効果に加え、光学素子と光ファイバとを最適な位置関係にすることができ、光学素子の位置ずれによる問題が生じない。
また、請求項５記載の発明によれば、上記効果に加え、フェルールが光ファイバユニット受け具の円錐状の表面によって位置決めされる他、ベース板の位置決め用開口によっても位置決めされるため、光ファイバの位置精度がさらに高くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本願発明の第一の実施形態に係る光ファイバユニットの概略図である。
【図２】実施形態の光ファイバユニットの技術思想について示した概略図である。
【図３】図１に示す光ファイバユニットの端部構造及び受け具への装着構造を示した断面概略図である。
【図４】図４は、圧接用弾性体としてのコイルスプリング４の作用を模式的に示した断面概略図であり、図４（１）はコイルスプリングがない構造において光ファイバ１が弛んだ状態を示した図、（２）は、コイルスプリング４がある構造においてコイルスプリング４がフェルール２を押し出す状態を示した図である。
【図５】第二の実施形態の光ファイバユニット及びこの光ファイバユニットの装着に使用される光ファイバユニット受け具の正面断面概略図である。
【図６】第二の実施形態の光学ユニットの正面断面概略図である。
【図７】第三の実施形態の光ファイバユニット及び第三の実施形態の光学ユニットの正面断面概略図である。
【図８】実施形態の光ファイバユニットで採用されている保護管の断面構造を示したものである。
【図９】各実施形態の光ファイバユニットの一使用例について示した正面断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本願発明を実施するための形態（以下、実施形態）について説明する。
図１は、本願発明の第一の実施形態に係る光ファイバユニットの概略図である。図１に示す光ファイバユニットは、光ファイバ１と、光ファイバ１の両端部に固着されたフェルール２と、光ファイバ１が内部に挿通され、光ファイバ１を保護する保護管３とより成る。
【００１３】
光ファイバ１は、光を伝送する機能を担うユニットの主要部材である。図１中に拡大して示すように、コア１１の周囲にクラッド１２が設けられ、その周囲に緩衝層１３が設けられた構造となっている。コア１１には石英が使用され、クラッド１２は例えばハードポリマーやフッ素ドープシリカである。緩衝層１３には、例えばフッ素樹脂が使用されている。
この光ファイバ１は、大出力のレーザーのようなハイパワー光源からの光を高効率で伝送することを想定したもので、コア径は１ｍｍ程度となっている。このような大口径の光ファイバ１は、一般には市販されておらず特注となる。直径５０μｍ程度の素線を多数束ねて５ｍｍ程度の径としたものは、ライトガイドとして知られているが、素線自体の径がこのように大きな光ファイバ１は一般には知られていない。
【００１４】
フェルール２は、光源ユニットや投影装置本体のような他の機器との接続用に光ファイバ１の両端に設けられる部材である。フェルール２は、この実施形態ではステンレス製のものであるが、セラミックスのような他の材質のものが使用されることもある。フェルール２は、光ファイバ１の外径に適合した内径を有する筒状の部材である。接着材を介在させながら光ファイバ１の端部をフェルール２に押し込み、両者を接着することでフェルール２は光ファイバ１の端部に固着される。
【００１５】
また、保護管３は、実施形態の光ファイバユニットの用途を考慮し、最適化されている。通信用の光ファイバでは、保護管は樹脂製である場合が多い。また、ファイバスコープやライトガイドファイバでは、いわゆる蛇腹構造のフレキシブルな（柔軟な）金属製の保護管が使用されている。一方、この実施形態では、保護管３は、金属製ではあるものの、直管状であり、フレキシブルなものではない。即ち、保護管３は、外から力を加えて曲げようとした場合には僅かに曲がる可撓性は有するものの、自重により曲がるもの（可弛性のもの）ではない。
【００１６】
このように非可弛性の保護管３を使用することは、前述した大型の投影装置のような用途を考慮したものである。前述したように、大型のプロジェクタのような投影装置は、一般の人が周りにいるような状況で使用されることが想定される。従って、通信用の光ファイバで使用されているような樹脂製の柔軟な保護管やファイバスコープ等で使用されているような蛇腹状の柔軟な保護管は、使用不可である。保護管を誤って踏みつけてしまったり、足に引っ掛けてしまったりする事故が起こり得る。この場合、可弛性の柔軟な保護管では、内部の光ファイバ１が容易に破損してしまう。
【００１７】
一方、このように非可弛性の剛性の高い保護管３を使用すると、光ファイバ１と保護管３との熱膨張率の差の問題が顕在化することが、発明者の研究により判明した。以下、この点について説明する。
光ファイバ１は、ガラス製である場合が多く、一般的に熱膨張率は小さい。一方、保護管３を上記のように剛性の高いものとする場合、ステンレスのような金属を使用することになるが、周知のようにガラスに比べて熱膨張率が大きい。石英ガラスは特に熱膨張率の小さな材料として知られており、熱膨張率の差が大きくなる。
【００１８】
実施形態の光ファイバユニットは、この熱膨張率差により生じ得る問題を効果的に回避する技術思想のものとなっている。この点について、図２を使用して説明する。図２は、実施形態の光ファイバユニットの技術思想について示した概略図である。
光ファイバユニットは、図２（１）に示すように、保護管３内に光ファイバ１が挿通され、光ファイバ１の両端にフェルール２が固着された構造を有する。この際、一般的な光ファイバユニットは、保護管３とフェルール２とが溶接又は接着等で固定されている。
このような構造において、保護管３と光ファイバ１との熱膨張率差が大きい場合、保護管３の熱膨張により光ファイバ１に大きな引っ張り応力が生じ、最悪の場合には、図２（２）に模式的に示すように光ファイバ１が破断する。
【００１９】
この問題を避けるには、使用可能温度範囲の上限温度で光ファイバユニットの製造を行い、この際、光ファイバ１をピンと張った状態で保護管３内に挿通し、フェルール２の固着と、フェルール２と保護管３との固定を行うことが有効である。即ち、上限温度において保護管３と光ファイバ１とが同じ長さになるように製造する。上限温度では光ファイバ１に引っ張り応力が生じるものの、上限温度未満ではそれ以下の応力か応力がゼロになるため、光ファイバ１の破断という事故は生じない。とはいえ、このようにすると、図２（３）に示すように、上限温度未満では光ファイバ１は保護管３内で必然的に弛む。従って、保護管３の内径をある程度大きくし、光ファイバ１が弛むスペースを設ける必要がある。
【００２０】
上記のように、光ファイバユニットの製造を上限温度で行って上限温度において光ファイバ１が張った状態にすることで光ファイバ１の破断は防げる。しかしながら、誤って上限温度を越える温度で光ファイバ１が使用された場合、光ファイバ１に限度以上の引っ張り応力が発生し、やはり破断する恐れがある。この点を考慮すると、フェルール２と保護管３との固定する構造を止め、図２（４）に示すように、フェルール２が保護管３に対して変位可能（例えば摺動可能）とすることが考えられる。このようにすれば、光ファイバ１に限度以上の引っ張り応力が生じることはなく、破断は完全に防げる。
【００２１】
しかしながら、この場合の問題は、光ファイバ１の端面の位置が固定できなくなることである。光ファイバ１の端面の位置は光学的に重要であり、特定の位置に固定されることが必要な場合が多い。例えば、前述したように光源からの光の伝送用に光ファイバユニットが使用される場合、光源からの光を集光するレンズに対して所定の位置に光ファイバ１の入射側の端面が保持される必要がある。出射側についても、伝送した光を利用するための光学系に対して端面が所定位置に保持される必要がある。図２（４）に示すように、フェルール２が保護管３に対して変位可能な状態というだけであると、光ファイバ１の端面が不安的に変位し、光学的に問題が生じる場合が多い。例えば、入射側の端面が集光レンズの焦点位置からずれると、光の利用効率が低下したり、コア以外の部分に光が照射されることで熱的な損傷が発生したりする問題が生じ得る。
【００２２】
このため、実施形態の光ファイバユニットは、図２（５）に示すように、フェルール２を保護管３に対しては変位可能にしつつも、フェルール２を装着する光ファイバユニット受け具（以下、受け具と略称する）５２とフェルール２との間には弾性体を介在させ、フェルール２が弾性体の弾性（図２（５）に矢印Ｅで示す）により受け具５２に押し付けられるようにした構造を採用している。以下、この弾性体を圧接用弾性体と呼ぶ。
【００２３】
仮に上限温度を超える温度で光ファイバユニットが使用された場合、熱膨張した保護管３が受け具５２を押し出すことになるが、この場合、保護管３の熱膨張は、圧接用弾性体の弾性に逆らって受け具５２をフェルール２から遠ざけるように作用するのみであり、光ファイバ１には過剰な引っ張り応力は生じない。保護管３が熱膨張して光ファイバ１よりも長くなった場合、受け具５２がフェルール２から離間した状態になる。この場合、弾性体は光ファイバ１をピンと張った状態にし、光ファイバ１の張力が圧接用弾性体の弾性に抗した状態となるが、圧接用弾性体の弾性を光ファイバ１の許容引っ張り応力以下としておけば、光ファイバ１の破断は生じない。そして、温度が低下して上限温度以下になると、フェルール２は再び受け具５２に圧接された状態になる。実施形態の光ファイバユニットは、このような技術思想に基づいた構造を採用している。
【００２４】
上記のような技術思想に基づく実施形態の光ファイバユニットの構造について、図３を使用して詳しく説明する。図３は、図１に示す光ファイバユニットの端部構造及び受け具への装着構造を示した断面概略図である。図３中の（１）は、装着前の光ファイバユニットの端部断面構造を示し、（２）は装着状態の端部断面断面構造を示す。
【００２５】
図３に示すように、保護管３の端部にはフランジ部３１が設けられている。フランジ部３１は、受け具５２への装着用の部位であり、ねじ用開口３１０が複数設けられている。
フェルール２は、後端部分２１が円筒状になっている（以下、この部分を後端円筒部と呼ぶ）。後端円筒部２１の内径は、保護管３のフランジ部３１より先端側の部位（以下、保護管先端部と呼ぶ）３２の外径に適合したものとなっており、後端円筒部２１は、保護管先端部３２を内側に差し込んだ状態で設けられている。
【００２６】
また、フェルール２の先端部分は、断面円形であって後端円筒部２１よりも大きな外径を有している。このため、先端部分と後端円筒部２１との境界部分には、図２に示すように段差が形成されている。そして、後端円筒部２１の周囲を螺旋状に取り囲むようにしてコイルスプリング４が設けられている。コイルスプリング４は、前述した圧接用弾性体として設けられている。コイルスプリング４は、段差とフランジ部３１との間の空間に圧縮された状態で設けられている。従って、コイルスプリング４は、フランジ部３１からフェルール２を遠ざける向きに弾性を作用させている。
【００２７】
このような光ファイバユニットが装着される相手側である受け具５２は、フェルール２の先端形状に適合した枠状となっている。即ち、受け具５２は、フェルール２の先端の外面に適合した周面の開口５２０を有しており、フェルール２の先端が嵌り込むものである。
受け具５２には、図３（１）に示すように、フランジ部３１のねじ用開口３１０の位置に対応してねじ孔が形成されている。ねじ用開口３１０に装着用ねじ６を通してねじ孔にねじ込みすることで、図３（２）に示すように光ファイバユニットは受け具５２に装着される。
【００２８】
圧接用弾性体としてのコイルスプリング４の作用を、図４を使用して説明する。図４は、圧接用弾性体としてのコイルスプリング４の作用を模式的に示した断面概略図であり、図４（１）はコイルスプリングがない構造において光ファイバ１が弛んだ状態を示した図、（２）は、コイルスプリング４がある構造においてコイルスプリング４がフェルール２を押し出す状態を示した図である。
【００２９】
前述したように、保護管３と光ファイバ１は上限温度において同じ長さになるものの、上限温度未満では保護管３の収縮により光ファイバ１は保護管３よりも長くなり、結果的に光ファイバ１は弛む。この際、コイルスプリング４が設けられていないと、フェルール２は受け具５２に押し付けられていないので、図４（１）に示すように、受け具５２から遊離してしまうことがあり得る。これが生じると、光ファイバ１の端面が受け具５２に対して変位することになり、前述したような問題が生じ得る。
【００３０】
フェルール２が受け具５２から遊離しないようにフェルール２を受け具５２にしっかりと固定してしまっても良いが、このようにすると、上限温度を超える温度で誤って使用された場合、光ファイバ１が破断する恐れが生じる。コイルスプリング４が設けられていると、光ファイバ１が弛む際にもコイルスプリング４がフェルール２を受け具５２に押し付けているので、フェルール２が受け具５２から遊離してしまうことはない。
【００３１】
また、温度が上昇して保護管３が熱膨張する際には、保護管３はフランジ部３１を介して受け具５２に固定されているため、保護管３が受け具５２を押し出す状態になる。受け具５２は保護管３の熱膨張により変位するものの、コイルスプリング４の弾性によりフェルール２が受け具５２に押し付けられているため、受け具５２の変位に追従するようにしてフェルール２も変位する。このため、温度上昇により弛みが解消する過程においても、受け具５２に対するフェルール２の位置が変化してしまうことはない。尚、受け具５２は何らかの光学装置のハウジングに設けられていることが多く、保護管３が熱膨張により受け具５２を押し出すということは、熱膨張によりハウジング全体を押し出すことになる場合が多い。この場合、ハウジングに対する光ファイバ１の位置は変化しないから、同様に問題が生じない。
【００３２】
次に、実施形態の構造において、上限温度を超える温度で光ファイバユニットが誤って使用される場合を想定する。この場合も、保護管３の熱膨張は、受け具５２を押し出すよう作用する。この際、光ファイバ１は完全に伸びきった状態になっており、そこからさらに受け具５２が変位することになる。従って、光ファイバ１に張力が生じた状態になり、コイルスプリング４には、光ファイバ１の張力により圧縮する力が加わる。コイルスプリング４の弾性を光ファイバ１の張力よりも小さくしておけば、図４（２）に示すように、フェルール２は受け具５２から離間した状態となる。即ち、光ファイバ１には、保護管３の熱膨張による過剰な引っ張り応力が生じることはなく、コイルスプリング４の弾性による張力のみが生じた状態となる。従って、コイルスプリング４の弾性を光ファイバ１の許容引っ張り応力により小さい適宜の値としておけば、上限温度を超える温度で使用された場合にも光ファイバ１の破断は生じない。そして、温度が下降して上限温度以下になると、図４（２）に示すように、フェルール２が受け具５２に圧接された状態が回復される。
【００３３】
このように、受け具５２に固定された保護管３とフェルール２との間に圧接用弾性体を介在させ、圧接用弾性体の弾性を光ファイバ１の許容引っ張り応力より小さくしておくことにより、光ファイバ１が弛んだ際にも端面の位置ずれが発生せず、且つ上限温度を超えた温度で使用された場合にも光ファイバ１の破断事故が生じない。実施形態の構造は、このような技術的意義を有する。
【００３４】
尚、上限温度を超えた温度は、誤った使用の他、光ファイバユニットの輸送や保管の際に一時的に発生してしまうこともあり得る。例えば、夏期に倉庫で保管されている際に光ファイバユニットが上限温度を超えてしまうことがあり得るが、この場合も実施形態の光ファイバユニットにおいては光ファイバ１の破断は生じない。
上記実施形態の構造において、コイルスプリング４の弾性が光ファイバ１の許容引っ張り応力よりも大きい場合でも、弛んだ際の光ファイバ１の端面の位置ずれ防止の効果はある。この場合、使用や保管、輸送等の各状況において上限温度を超えないように管理していくことになる。
【００３５】
次に、第二の実施形態の光ファイバユニット及びこの光ファイバユニットの装着の際に使用される受け具５２について説明する。以下の説明は、光ファイバユニット受け具の発明の第一の実施形態の説明でもある。図５は、第二の実施形態の光ファイバユニット及びこの光ファイバユニットの装着に使用される受け具５２の正面断面概略図である。図５中の（１）は、装着前の光ファイバユニット及び受け具５２の断面構造を示し、（２）は装着状態の各々の断面構造を示す。
【００３６】
上述した第一の実施形態の構造により、保護管３の熱膨張に起因した光ファイバ１の端面の変位の問題や光ファイバ１の破断の問題は回避される。しかしながら、光ファイバ１の端面の位置ずれが径方向に生じる場合もあり、この問題が残されている。第二の実施形態は、この問題を回避した効果的な構造を提供している。
【００３７】
図５に示すように、第二の実施形態では、フェルール２の先端形状が第一の実施形態と異なっている。第二の実施形態では、フェルール２の先端はほぼ円錐状となっており、円錐状の外面を有している。円錐は、光ファイバ１と同心、即ち円錐の中心軸上に光ファイバ１が位置している。
一方、このような光ファイバユニットが装着される相手は、前述した投影装置の例では、光源ユニットであったり、装置本体であったりする。これらは、光ファイバ１の入射側又は出射側に位置するレンズのような光学素子を少なくとも一つは備える。以下、これらを光学ユニットを総称する。
【００３８】
図５に示す光学ユニット５は、内部に光学素子を収容したハウジング５１を有する。光ファイバユニットはハウジング５１に対して装着される。具体的には、図５に示すように、ハウジング５１は受け具５２を備えている。図５において、受け具５２がハウジング５１の一部であるように描かれている。そのような構造の場合もあるし、受け具５２がハウジング５１とは別の部材であり、ハウジング５１に取り付けられた構造である場合もある。
【００３９】
図５に示すように、受け具５２は、光ファイバユニットのフェルール２が嵌り込む部材である。受け具５２は、図５（１）に示すように、フェルール２の形状に適合した形状の開口５２０を有し、開口５２０の周面には、フェルール２の先端の円錐状の面に適合した円錐状の面５２１が含まれる。「適合した」とは、円錐の斜面の傾きが実質的に一致するということである。尚、本明細書において、「円錐面」とは、幾何学的に完全な円錐のみならず円錐の一部を成す面も含む。
【００４０】
第二の実施形態においても、保護管３の端部にはフランジ部３１が形成されており、装着用開口が形成されている。受け具５２には、ねじ用開口３１０に対応する位置にねじ孔５２２を有しており、ねじ用開口３１０を通して装着用ねじ６でねじ止めすることで、フランジ部３１が受け具５２に固定される。
固定状態では、フェルール２の円錐状の外面と、受け具５２の開口の円錐状の周面（以下、円錐開口面と呼ぶ）５２１とが接合され、両者が同軸状態となる。このため、フェルール２に同軸状に固着されている光ファイバ１も、受け具５２の円錐開口面５２１と同軸となる。従って、円錐開口面５２１が光学的な基準位置に対して所定の位置に位置するように受け具５２を設けておけば、光ファイバ１も基準位置に対して所定の位置に位置することになる。
【００４１】
以上の説明は、光学ユニットの発明の第一の実施形態の説明でもある。次に、光学ユニットの発明の第二の実施形態について説明する。図６は、第二の実施形態の光学ユニットの正面断面概略図であり、同様に、（１）は装着前の光ファイバユニット及び受け具５２の構造構造を示し、（２）は装着状態の各々の断面構造を示す。図６において、光ファイバユニットは図５に示す第二の実施形態のものと同様である。
【００４２】
図６に示すように、第二の実施形態の光学ユニット５は、光学素子として集光レンズ５３を備えている。集光レンズ５３は、不図示のレーザー光源からの光を集光して光ファイバ１に入射させるためのものである。
この実施形態の光学ユニット５が第一の実施形態と異なるのは、ハウジング５１の内側に光学素子保持用のベース板５４を備えており、このベース板５４が光ファイバユニットの位置決めの機能も備えていることである。
【００４３】
図６に示すように、ベース板５４は、ハウジング５１の内面に沿って平行に配置された部材である。ベース板５４には、内側に突出するように素子ホルダ５５が設けられている。素子ホルダ５５は、集光レンズ５３を保持した筒状の部材である。
そして、図６（１）に示すように、ベース板５４には、光ファイバユニットの位置決め用の開口（以下、位置決め用開口）５４０が形成されている。位置決め用開口５４０の周面は、フェルール２の先端の円錐状の外面に適合した円錐状の面となっている。即ち、フェルール２の外面の円錐と実質的に同一の円錐面の一部を成す形状となっている。
【００４４】
このようなベース板５４は、不図示の取付具によりハウジング５１の内側面に取り付けられている。取付具は、ベース板５４を集光レンズ５３の光軸方向に変位可能に取り付けている。そして、ベース板５４とハウジング５１の内面との間には、皿バネ５６が設けられている。皿バネ５６は円環状であり、ベース板５４の位置決め用開口５４０と同軸上の位置に設けられている。皿バネ５６の中心開口の縁の部分がベース板５４に固定され、外周縁部分がハウジング５１の内面に固定されている。
【００４５】
このような光学ユニット５において、光ファイバユニットは、第一の実施形態の場合と同様に装着される。即ち、受け具５２の開口５２０にフェルール２を差し込み、装着用ねじ６でフランジ部３１の部分を受け具５２に固定する。
この際、図３（２）に示すように、フェルール２の先端の円錐状の外面は、受け具５２の開口の円錐状の周面５２１に当接するとともに、ベース板５４の位置決め用開口５４０の周面にも当接する。この当接の際、フェルール２は、皿バネ５６の弾性に逆らってベース板５４をハウジング５１の内側に押し込む状態となる。このため、皿バネ５６の弾性により、ベース板５４がフェルール２に押しつけられた状態になる。
【００４６】
この第二の実施形態の光学ユニット５では、集光レンズ５３を保持したベース板５４にもフェルール２に適合した円錐面状の位置決め用開口５４０が設けられ、フェルール２はハウジング５１に加えベース板５４においても円錐面同士が当接した状態となる。位置決め用開口５４０に対して集光レンズ５３は所定位置に取り付けられるから、光ファイバユニットは、集光レンズ５３に対して光ファイバ１が位置精度良く配置された状態で装着されることになる。
【００４７】
また、ベース板５４とハウジング５１との間に介在されている皿バネ５６は、ベース板５４をフェルール２に対して押しつけるよう弾性を常時作用させる。このため、各部の寸法精度や装着用ねじ６の僅かな緩みによってガタが生じた場合でも、集光レンズ５３が光ファイバ１の端面に対して位置ずれしてしまうことがない。例えば装着用ねじ６が僅かに緩むと、受け具５２内でフェルール２がガタつくが、フェルール２に対するベース板５４の位置関係は変化がないので、集光レンズ５３の位置ずれは発生しない。このため、光ファイバ１の端面が集光位置からずれてしまうことはなく、常に効率良く光を伝送でき、また集光位置のずれによる熱的損傷の問題も発生しない。
【００４８】
次に、第三の実施形態の光ファイバユニット及び第三の実施形態の光学ユニット５について説明する。図７は、第三の実施形態の光ファイバユニット及び第三の実施形態の光学ユニットの正面断面概略図である。同様に、図７の（１）は装着前の光ファイバユニット及び受け具の構造を示した断面概略図、（２）は装着状態の各々の断面概略図である。図４に示す実施形態は、上述した各実施形態とは異なる光ファイバユニットの接合構造を提供するものである。
【００４９】
図７において、第三の実施形態の光ファイバユニットは、受け具５２への装着構造が第二の実施形態と多少異なっている。即ち、第三の実施形態では、ねじ止めではなくナットにより受け具５２に固定されるようになっている。
図７に示すように、第三の実施形態では、フランジ部３１にはねじ用開口は設けられておらず、その代わり、装着用ナット７を有している。装着用ナット７は、光ファイバユニットの製造の際に保護管３を挿通させた状態で設けられる。即ち、保護管３内に光ファイバ１を挿通し、装着用ナット７にその保護管３を挿通させ、その後、フェルール２を光ファイバ１の両端にフェルール２を固着し、さらにフェルール２と保護管３とを固定することで光ファイバユニットが製造される。尚、装着用ナット７は、両端のフェルール２のそれぞれに設けられる。
【００５０】
一方、第三の実施形態の光学ユニット５は、ハウジング５１に設けられた受け具５２の構成が、第一第二の実施形態とは異なっている。即ち、受け具５２は、フェルール２の先端の円錐状の外面に適合した円錐状の周面の開口を有する。この点では、第一第二の実施形態と同様である。そして、第三の実施形態では、受け具５２は、ハウジング５１の外面から突出する円筒状の部位（以下、固定用円筒部）５２３を有している。固定用円筒部５２３は、外周面がねじ切りされている。
【００５１】
このような受け具５２を有する光学ユニット５に対しては、図４に示すように装着用ナット７を使用して光ファイバユニットが固定される。即ち、第二の実施形態の光学ユニット５の場合と同様に、フェルール２の先端を受け具５２の開口に差し込み、先端の円錐状の外面を受け具５２の開口の周面及びベース板５４の位置決め用開口５４０の円錐状の周面に押し当てる。この状態で、装着用ナット７を固定用円筒部５２３にねじ込み、フェルール２を固定する。フェルール２は、装着用ナット７とハウジング５１（及びベース板５４）との間に挟み込まれて圧持された状態で固定される。
【００５２】
第一第二の実施形態の光学ユニット５では複数の装着用ねじ６で固定しているが、この第三の実施形態では装着用ナット７で固定している。複数の装着用ねじ６による固定に比べると、装着用ナット７による場合には、固定圧力が均一に加わり、緩みによるガタ等が生じにくいというメリットがある。尚、ベース板５４による光学素子（集光レンズ５３）の保持構造については第二の実施形態と同様であり、集光位置に対して精度良く光ファイバ１が配置される構造となっている。
【００５３】
次に、各実施形態の光ファイバユニットにおける保護管３の構造について補足して説明する。保護管３は上述したように剛性の高いものとされるが、人の力により僅かに撓む程度の可撓性を有するものとされる。この点も、実施形態の光ファイバユニットの用途を考慮したものである。
人が足で踏みつけたり、足で引っ掛けたりした場合でも内部の光ファイバ１に破損が生じないようにするため、保護管３の剛性をより高くことが考えられる。しかしながら、保護管３の剛性を高くするということは、保護管３の材質に硬い金属を採用し、より肉厚を厚くことになり、光ファイバユニットが全体に重くなり、径が太くなってしまう。このような大がかりな構造であると、投影装置へのセッティング等の作業に大きな労力を要してしまう問題がある。また、各色の光を別々に伝送したりトータルの光出力を大きくするために複数の光ファイバユニットを使用することが考えられるが、一本の光ファイバユニットが大がかりになるとさらに大がかりでスペースを要するものとなってしまう。これらを考えると、保護管３の剛性を高くするにも限界があることになる。
【００５４】
保護管３の剛性をある程度の限度で抑えた場合、人が足で踏みつけたり引っ掛けたりした状況を想定すると、多少の可撓性があった方が好適であるということになる。可撓性がない場合、保護管３に凹みが生じたり、保護管３が割れてしまったりする事故が生じ易い。いずれの場合にも、内部の光ファイバ１の破損につながる。
実施形態の光ファイバユニットは、これらの点を考慮し、多少の可撓性を有した保護管３を採用している。多少の可撓性の程度を示す一例をあげると、保護管３としてステンレス製で外径（直径）２０ｍｍのものを用いた場合、その肉厚が０．５〜２ｍｍ程度であれば、過度にファイバユニット重量が大きくなることなく、適度な強度と可撓性を保つことができる。
【００５５】
実施形態の光ファイバユニットは、このような可撓性を保護管３の材質自体によって得るのではなく、その断面構造によって得ている。図８は、この点を示したものであり、実施形態の光ファイバユニットで採用されている保護管３の断面構造を示したものである。この実施形態では、保護管３は、帯状の部材を螺旋状にしながら側端を相互に嵌め合わせることで形成されており、図８中の（１）は保護管３の断面概略図、（２）に嵌め合わせ構造について示した斜視概略図である。
【００５６】
図８に示すように、保護管３は、複雑に屈曲した螺旋状部材３０を螺旋状にして側端を互いに嵌め合わせることで全体として直管状を成している。螺旋状３１は、二つのコ状断面を成す部位と互い違いに連続させたような断面形状を有する。螺旋状部材３０は、螺旋状にした際に一方の側端のコ状断面の部位と他方の側端のコ状断面の部位がお互いに嵌り込み、これにより側端同士が密着し、密着して全体として直管状を成すものである。側端同士の結合により長さ方向（螺旋の軸方向）に伸縮の自由度は実質的にないが、肉厚方向には多少するものとなっている（即ち、多少の可撓性を有している）。
【００５７】
図８に示すものは、保護管３を中空にして可撓性を持たせる構造の一例であり、他にも幾つか考えられる。例えば、保護管３を二重管（同心の二つの筒状体より成る管）にして一定間隔毎に隔壁を設けた構造であっても良い。いずれにしても、このように保護管３の材質自体ではなく中空構造によって可撓性を確保すると、中空構造の寸法形状によってどの程度の可撓性とするかを自由に選定できるので、必要な可撓性を得ることが容易である。とはいえ、肉厚部分が中空ではない構造（肉が詰まった構造）であっても、適宜の材質を用いることで所望の可撓性を得ることができ、中空構造に限定される訳ではない。
【００５８】
次に、各実施形態の光ファイバユニットの利用例について図９を使用して説明する。図９は、各実施形態の光ファイバユニットの一使用例について示した正面断面概略図である。
各実施形態の光学ユニットは、典型的には光源ユニットであり、光ファイバユニットは光源からの光を伝送する用途で使用される。この場合、図９に示すように、光ファイバユニットは、投影装置における光伝送用として使用され得る。
具体的に説明すると、投影装置は、装置本体８１と、光源ユニット８２と、光ファイバユニット８３とから主に構成されている。
【００５９】
光源ユニット８２は、前述したようにレーザー光源８２１を備えている。レーザー光源８２１からの光はレンズ８２２により集光され、光ファイバユニット８３内の光ファイバに入射するようになっている。
装置本体８１は、プロジェクタの方式により異なる。図４は、例えばＤＬＰ方式（ＤＬＰはテキサスインスツルメンツ社の登録商標）を想定して描かれており、光学エンジン８１１にはＤＭＤ（Digital Mirror Device)が採用され、ＤＭＤに光源からの光を照射し、ＤＭＤからの反射光をスクリーンに投影する光学系８１２が搭載される。この他、ＬＣＤ方式の場合には透過型の液晶素子が光学エンジンとして採用され、液相素子を通して光を照射してスクリーンに投影する光学系が搭載される。また、ＬＣＯＳ方式(ＬＣｏＳは株式会社内田洋行の登録商標）の場合、反射型の液晶素子が光学エンジンとして採用され、液晶素子に光照射して反射光をスクリーンに投影する光学系が採用される。
【００６０】
光ファイバユニット８３は、一端が光源ユニット８２のハウジング８２３に接続され、他端が装置本体８１のハウジング８１３に接続される。各々の接続箇所には、フェルールの形状に適合した受け具８１４，８２４が設けられ、受け具８１４，８２４に嵌め込んで固定具（装着用ねじ又は装着用ナット）で固定することで光ファイバユニット８３は接続される。受け具８１４，８２４は、前述した各実施形態のいずれかとすることができる。
【００６１】
上述したように、実施形態の光ファイバユニット８３によれば、剛性の高い保護管で光ファイバを保護しているので、誤って光ファイバユニット８３を足で踏みつけてしまったり足に引っ掛けてしまったりした場合でも、光ファイバが破損する恐れはない。その一方、光ファイバと保護管との熱膨張率差により光ファイバが弛む際にも光ファイバの端面の位置ずれは生じず、上限温度を超えた温度に晒される際にも光ファイバの破断は生じない。このため、信頼性の高い光伝送が行え、また光伝送の効率も高く維持できる。
【符号の説明】
【００６２】
１  光ファイバ
２  フェルール
２１  後端円筒部
３  保護管
３０  螺旋状部材
３１  フランジ部
４  圧接用弾性体としてのコイルスプリング
５  光学ユニット
５１  ハウジング
５２  受け具
５３  集光レンズ
５４  ベース板
５５  素子ホルダ
５６  皿バネ
６  装着用ねじ
７  装着用ナット
８１  装置本体
８２  光源ユニット
８３  光ファイバユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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