(57)【要約】【課題】  ファイバの外形と同程度の薄い平面性と光ファイバが許す限りの形状の自由度を持った照明装置の提供。【解決手段】  コア内に希土類元素が添加され、励起光をコアに伝搬した時に可視光領域の光がファイバ側面から漏光する側面発光ファイバ３と、該側面発光ファイバに励起光を入射する励起光源１とを有することを特徴とする光ファイバ照明装置。【選択図】  図１
2006003598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア内に希土類元素が添加され、励起光をコアに伝搬した時に可視光領域の光がファイバ側面から漏光する側面発光ファイバと、該側面発光ファイバに励起光を入射する励起光源とを有することを特徴とする光ファイバ照明装置。
【請求項２】
前記側面発光ファイバは、クラッド外周に透明な樹脂からなる被覆を有することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ照明装置。
【請求項３】
前記側面発光ファイバのコア内に添加する希土類元素が、Ｅｒ，Ｎｄ，Ｈｏ，Ｔｍ，Ｐｒ，Ｙｂ，Ｅｕからなる群から選択される１種又は２種以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバ照明装置。
【請求項４】
前記側面発光ファイバを平面状基材表面又は立体物表面に配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ファイバ照明装置。
【請求項５】
前記平面状基材が透明基板であることを特徴とする請求項４に記載の光ファイバ照明装置。
【請求項６】
一つの励起光源を分配して複数本の側面発光ファイバに入射する構造を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光ファイバ照明装置。
【請求項７】
二つ以上の励起光源から一本の側面発光ファイバに励起光を入射する構造を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光ファイバ照明装置。
【請求項８】
それぞれ異なる色の可視光を発する側面発光ファイバを複数本束ね又は複数本を密に並べてなる発光部を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光ファイバ照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバを用いた平面照明装置に関し、特に照明の平面性と形状の自由度を向上せしめた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光ファイバを用いた照明装置や装飾装置としては、光ファイバの端面から光が入射され、光ファイバ内を伝搬した後にもう一方の端面から出射されることで光ファイバの端面が光ることを利用した物がある。また、光ファイバのコア内に散乱体を添加することで、光ファイバの側面から光を取り出す光源が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
さらに、光ファイバを湾曲させ、光が湾曲部から漏光することを利用した照明装置や装飾装置も提案されている（例えば、特許文献２、３参照。）。
【特許文献１】特開平５−２７１２１号公報
【特許文献２】特許第３２１４３６３号公報
【特許文献３】実公平６−３６９６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の照明装置や装飾装置では、光ファイバ端面から光を取り出す場合、平面性や形状に自由度がなかった。
また、光ファイバ側面から光を取り出す場合には平面性や形状に自由度はある程度認められるが、光源として用いた波長と同じ波長の光しか発することはできない。さらにその波長によっては、光源が高価になる場合もある。
【０００５】
本発明は前記事情に鑑みてなされ、ファイバの外形と同程度の薄い平面性と光ファイバが許す限りの形状の自由度を持った照明装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明は、コア内に希土類元素が添加され、励起光をコアに伝搬した時に可視光領域の光がファイバ側面から漏光する側面発光ファイバと、該側面発光ファイバに励起光を入射する励起光源とを有することを特徴とする光ファイバ照明装置を提供する。
本発明の光ファイバ照明装置において、前記側面発光ファイバは、クラッド外周に透明な樹脂からなる被覆を有することが好ましい。
本発明の光ファイバ照明装置において、前記側面発光ファイバのコア内に添加する希土類元素が、Ｅｒ，Ｎｄ，Ｈｏ，Ｔｍ，Ｐｒ，Ｙｂ，Ｅｕからなる群から選択される１種又は２種以上であることが好ましい。
本発明の光ファイバ照明装置において、前記側面発光ファイバを平面状基材表面又は立体物表面に配置したことが好ましい。
また、前記平面状基材は透明基板であることが好ましい。
本発明の光ファイバ照明装置において、一つの励起光源を分配して複数本の側面発光ファイバに入射する構造とすることもできる。
本発明の光ファイバ照明装置において、二つ以上の励起光源から一本の側面発光ファイバに励起光を入射する構造を有することもできる。
本発明の光ファイバ照明装置において、それぞれ異なる色の可視光を発する側面発光ファイバを複数本束ね又は複数本を密に並べてなる発光部を有する構成としてもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の光ファイバ照明装置は、コア内に希土類元素が添加され、励起光をコアに伝搬した時に可視光領域の光がファイバ側面から漏光する側面発光ファイバを用い、これに励起光源からの励起光を入射することによってルミネッセンス現象によりファイバ側面から可視光を漏光させるものなので、従来のコア内に散乱体を添加したものに比べ、光ファイバ表面全体から光を取り出せることは優れている。発光効率については優れているとは一概に言えず、消費電力についても劣っていると考えられる。その代わり、入射光の波長と異なる波長を出射できる利点がある。
また、光ファイバを湾曲しなくても光ファイバ側面から発光することから、光ファイバの外形と同程度の薄い平面状の照明を構成できるとともに、光ファイバが許す限りの形状に変形可能であり、発光部の形状の自由度を広げることができる。
また、コア内に添加する希土類元素を種々選択することで、種々の波長域の可視光が得られ、発光色の選択の自由度が広がり、美麗で輝度の高い発光装飾が可能となる。また、細いファイバ自体を発光させることで、異なる色の可視光を発する側面発光ファイバを複数本束ねることが容易にでき、さらに発光色の選択の自由度が広がるとともに、白色光やそれに近い色の発光が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の光ファイバ照明装置の第１実施形態を示す構成図である。この光ファイバ照明装置は、励起光源１と、その出力側に設けられたアイソレータ２と、励起光源１からの励起光を入射可能に接続された側面発光ファイバ３と、該側面発光ファイバ３終端に接続されたコアレスファイバ４とを備えて構成されている。
【０００９】
前記側面発光ファイバ３は、コア内に希土類元素が添加され、励起光をコアに伝搬した時に可視光領域の光がファイバ側面から漏光するようになっている。この側面発光ファイバ３は、コアに希土類元素に添加した石英系の希土類添加光ファイバや、希土類を添加したコアの周囲を透明樹脂クラッド層で覆った希土類添加石英コア／樹脂クラッド構造のファイバなどを用いることができる。前記側面発光ファイバ３の外周には、透明樹脂からなる被覆を設けることが好ましい。
【００１０】
前記側面発光ファイバ３のコアに添加される希土類元素としては、励起光によってルミネッセンス現象により可視光を発するものであれば良く、特に限定されないが、例えば、Ｅｒ，Ｎｄ，Ｈｏ，Ｔｍ，Ｐｒ，Ｙｂ，Ｅｕからなる群から選択される１種又は２種以上が好ましい。側面発光ファイバ３の発光波長は、添加する希土類元素によって変化させることができる。例えば、Ｅｒ添加光ファイバと０．９８μｍ励起光源を用いた場合は緑色、Ｎｄ添加光ファイバと０．５９μｍ励起光源を用いた場合は紫色、Ｈｏ添加光ファイバと０．６５μｍ励起光源を用いた場合は赤色、Ｔｍ添加光ファイバと０．６５μｍ励起光源を用いた場合は紫色、Ｐｒ／Ｙｂ共添加光ファイバと０．８６μｍ励起光源を用いた場合は青緑色、Ｅｕ添加光ファイバと０．５２μｍ励起光源を用いた場合は赤色というように、励起準位吸収を利用することで様々な色の光を得ることができる。前記コアへの希土類元素の添加量は、５００〜２０００ｐｐｍ程度が望ましい。
【００１１】
本発明では、側面発光ファイバ３のコアに添加される希土類元素の電子を基底状態から励起状態に遷移させる波長の励起光を側面発光ファイバ３のコア内に入射する。入射された励起光によってルミネッセンス現象が引き起こされ、可視光が発せられる。ルミネッセンス現象とは、物質中の電子を種々な刺激によって基底状態から励起状態に遷移し、再び基底状態に戻るときに光を放出することを指す。
【００１２】
図４は、前記希土類元素の一つであるＥｒイオンのエネルギー準位を示す図である。図４（ａ）に示す通り、Ｅｒ添加光ファイバに０．９８μｍの光を入射すると、基底状態を示す４Ｉ１５／２から電子は４Ｉ１１／２へと励起される。光ファイバ増幅器などに用いる場合には、４Ｉ１３／２へ緩和して発する１．５５μｍの光を利用している（図４（ｂ）参照）。しかし、本発明においては、４Ｉ１１／２からさらに４Ｆ７／２への励起準位吸収を起こし、４Ｓ３／２まで緩和してから発する波長０．５５μｍの緑色の蛍光を利用する。
【００１３】
前記励起光源１としては、側面発光ファイバ３のコアに添加された希土類添加元素を基底状態から励起状態に遷移可能であればよく、特に限定されないが、特定波長域の光を低消費電力で出力できることから、レーザダイオード（ＬＤ）を用いることが好ましい。
【００１４】
本実施例の光ファイバ照明装置は、側面発光ファイバ３を平面状基材表面や立体物表面に配置し、励起光源１を駆動させ、励起光を側面発光ファイバ３に入射することで、側面発光ファイバ３の側面から所定の波長域の高輝度の可視光（有色光）を発光させることができる。励起光はアイソレータ２によって側面発光ファイバ３側に送られ、側面発光ファイバ３の発光に効率よく利用される。
【００１５】
本実施形態の光ファイバ照明装置は、コア内に希土類元素が添加され、励起光をコアに伝搬した時に可視光領域の光がファイバ側面から漏光する側面発光ファイバ３を用い、これに励起光源１からの励起光を入射することによってルミネッセンス現象によりファイバ側面から可視光を漏光させるものなので、従来のコア内に散乱体を添加したものに比べ、光ファイバ表面全体から光を取り出せることは優れている。発光効率については優れているとは一概に言えず、消費電力についても劣っていると考えられる。その代わり、入射光の波長と異なる波長を出射できる利点がある。
また、光ファイバを湾曲しなくても光ファイバ側面から発光することから、光ファイバの外形と同程度の薄い平面状の照明を構成できるとともに、光ファイバが許す限りの形状に変形可能であり、発光部の形状の自由度を広げることができる。特に、光ファイバの側面全てから発光するので、窓ガラスなど両面から見るようなものを装飾すると時には便利である。また、看板やネオンサインなどに用いることも可能であり、立体物の表面に配置して利用することもできる。
また、コア内に添加する希土類元素を種々選択することで、種々の波長域の可視光が得られ、発光色の選択の自由度が広がり、美麗で輝度の高い発光装飾が可能となる。また、細いファイバ自体を発光させることで、異なる色の可視光を発する側面発光ファイバを複数本束ねたり、複数本のファイバを密に並べることが容易にでき、異なる色の可視光を混ぜるなど、発光色の選択の自由度がさらに広がるとともに、白色光やそれに近い色の発光が可能となる。
【００１６】
図２は、本発明の光ファイバ照明装置の第２実施形態を示す構成図である。この光ファイバ照明装置は、１本の側面発光ファイバ３の両側にそれぞれ励起光源１Ａ，１Ｂを接続し、これらの励起光源１Ａ，１Ｂからアイソレータ２Ａ，２Ｂを介してそれぞれ側面発光ファイバ３内に励起光を入射するように構成されている。側面発光ファイバ３、励起光源１Ａ，１Ｂ及びアイソレータ２Ａ，２Ｂは、前記第１実施形態の光ファイバ照明装置と同様のものを用いることができる。
本実施形態の光ファイバ照明装置は、前記第１実施形態の光ファイバ照明装置と同様の効果を得ることができ、さらに、１本の側面発光ファイバ３の両側にそれぞれ励起光源１Ａ，１Ｂを接続し、これらの励起光源１Ａ，１Ｂからそれぞれ側面発光ファイバ３内に励起光を入射する構成としたので、側面発光ファイバ３の発光輝度を高めることができる。また側面発光ファイバ３の発光部の長さを延長することができる。
【００１７】
図３は、本発明の光ファイバ照明装置の第３実施形態を示す構成図である。この光ファイバ照明装置は、１個の励起光源１から出力された励起光を光カプラ５によって複数に分配し、複数本の側面発光ファイバ３Ａ，３Ｂ‥３ｎにそれぞれ入射させて発光させる構成になっている。
本実施形態の光ファイバ照明装置は、前記第１実施形態の光ファイバ照明装置と同様の効果を得ることができ、さらに、１個の励起光源１によって複数本の側面発光ファイバ３Ａ，３Ｂ‥３ｎを発光させるので、複数本の側面発光ファイバ３Ａ，３Ｂ‥３ｎを発光させる照明装置を安価に提供できる。
【００１８】
図５は、本発明の光ファイバ照明装置の第４実施形態を示す構成図である。この光ファイバ照明装置は、前記第１実施例の光ファイバ照明装置と同様の構成要素を備え、さらに発光部である側面発光ファイバ３を平板状基材６の平面上にジグザグ状に配置した構成になっている。
この平板状基材６としては、特に限定されず、ガラス板、プラスチック板、金属反射板などの他、建物の壁材や天井材などであっても良い。しかし、この側面発光ファイバ３がファイバ側面の全周面から発光する特性を最も有効に活用するために、平板状基材６としてはガラス板やプラスチック板などの透明基板を用いることが好ましい。このように透明基板に側面発光ファイバ３を配置することで、透明基板の表裏から光を確認でき、装飾効果が高い。また、側面発光ファイバ３を２枚の透明基板で挟んでもよい。
本実施形態の光ファイバ照明装置は、光ファイバを湾曲しなくても光ファイバ側面から発光することから、光ファイバの外形と同程度の薄い平面状の照明を構成できる。
【００１９】
図６は、本発明の光ファイバ照明装置の第５実施形態を示す構成図である。この光ファイバ照明装置は、前記第４実施形態と同様の構成要素を備えて構成されている。本実施形態は、発光部である側面発光ファイバ３を平板状基材６の平面上にスパイラル状に配置した構成になっている。
本実施形態の光ファイバ照明装置は、前記第４実施例の光ファイバ照明装置と同様の効果を得ることができる。
【００２０】
図７は、本発明の光ファイバ照明装置の第６実施形態を示す構成図である。本実施形態の光ファイバ照明装置は、側面発光ファイバ３の一端に励起光源１Ａを接続すると共に、側面発光ファイバ３の長手方向に沿って、１つ又はそれ以上の励起光源１Ｂを、光カプラ５によって接続し、追加の励起光を側面発光ファイバ３内に入射可能な構成になっている。図１に示すようにファイバの一端のみに励起光源１を接続した構造では、側面発光ファイバ３が長くなった場合、励起光源１から離れるにしたがって発光が弱くなる。これを改善するために、本実施形態では、側面発光ファイバ３の長手方向に沿って、１つ又はそれ以上の励起光源１Ｂを、光カプラ５によって接続し、追加の励起光を側面発光ファイバ３内に入射可能としている。
本実施形態の光ファイバ照明装置は、前記第１実施形態の光ファイバ照明装置と同様の効果が得られ、さらに追加の励起光を側面発光ファイバ３内に入射可能な構成としたことによって、側面発光ファイバ３が長くなっても、全域を発光させることができる。
【００２１】
図８は、本発明の光ファイバ照明装置の第７実施形態を示す構成図である。本実施形態の光ファイバ照明装置は、長尺の側面発光ファイバ３のほぼ中央に光カプラ５を介在させ、この光カプラ５を通して２個の励起光源１Ａ，１Ｂからアイソレータ２Ａ，２Ｂを経て側面発光ファイバ３の半分づつに励起光を入射する構成となっている。図１に示すようにファイバの一端のみに励起光源１を接続した構造では、側面発光ファイバ３が長くなった場合、励起光源１から離れるにしたがって発光が弱くなる。これを改善するために、本実施形態では、長尺の側面発光ファイバ３のほぼ中央から、光カプラ５を通して２個の励起光源１Ａ，１Ｂから側面発光ファイバ３の半分づつに励起光を入射する構成としている。
本実施形態の光ファイバ照明装置は、前記第１実施形態の光ファイバ照明装置と同様の効果が得られ、さらに２個の励起光源１Ａ，１Ｂから側面発光ファイバ３の半分づつに励起光を入射する構成としたことによって、側面発光ファイバ３が長くなっても、全域を発光させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の光ファイバ照明装置の第１実施形態を示す構成図である。
【図２】本発明の光ファイバ照明装置の第２実施形態を示す構成図である。
【図３】本発明の光ファイバ照明装置の第３実施形態を示す構成図である。
【図４】エルビウムイオンの発光原理を示す図である。
【図５】本発明の光ファイバ照明装置の第４実施形態を示す構成図である。
【図６】本発明の光ファイバ照明装置の第５実施形態を示す構成図である。
【図７】本発明の光ファイバ照明装置の第６実施形態を示す構成図である。
【図８】本発明の光ファイバ照明装置の第７実施形態を示す構成図である。
【符号の説明】
【００２３】
１，１Ａ，１Ｂ…励起光源、２，２Ａ，２Ｂ…アイソレータ、３，３Ａ，３Ｂ，３ｎ…側面発光ファイバ、４…コアレスファイバ、５…光カプラ、６…平板状基材。
【図１】
2006003598.tif 000003
【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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