(57)【要約】【課題】配光先における光の明るさにムラが生じることを防止するとともに、構成の自由度が高く光源から射出された光の無駄を防止することが可能な光伝達装置を提供する。【解決手段】複数の光ファイバ素線１７が束ねられて構成され、束ねられた光ファイバの一端が入射端１８を他端が射出端を形成し、入射端１８にＬＥＤ光源３０から射出された射出光を入射させて射出端から射出させるバンドルファイバと、バンドルファイバの入射端を囲むように設けられ、入射端１８を束ねた状態で保持する入射端ホルダ２２と、バンドルファイバの入射端１８と対向する位置に位置するように入射端ホルダ２２に支持されて設けられ、ＬＥＤ光源３０により射出された射出光を受けて射出光を拡散して入射端に入射させる拡散シート２５とを備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光ファイバが束ねられて構成され、前記束ねられた光ファイバの一端が入射端を他端が射出端を形成し、前記入射端に光源から射出された射出光を入射させて前記射出端から射出させるバンドルファイバと、
前記バンドルファイバの前記入射端を囲むように設けられ、前記入射端を束ねた状態で保持するバンドル保持部と、
前記バンドルファイバの前記入射端と対向する位置に位置するように前記バンドル保持部に支持されて設けられ、前記光源により射出された射出光を受けて前記射出光を拡散して前記入射端に入射させる光拡散手段とを備えたことを特徴とする光伝達装置。
【請求項２】
前記バンドル保持部に、前記光源により射出された射出光のうち前記光拡散手段を外れる方向に射出される光を反射させて前記光拡散手段に入射するように導く光反射部材を備えたことを特徴とする請求項１に記載の光伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光ファイバ素線を束ねて構成されたバンドルファイバを光伝達路とする光伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ等を光源とし複数の光ファイバ素線を束ねたバンドルファイバを光伝達路とする光伝達装置は、バンドルファイバが光源から射出された光を伝達させ、光源から離れた場所で射出し、発光させる装置である。この種の光伝達装置は、様々な用途で用いられ、例えば、車両のスピードメータとして用いられることもある（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
上記のような光伝達装置に用いられる光源については、断面コの字形の外郭ケースと、外郭ケース内に設けられる反射板と、外郭ケースの底部に取り付けられるＬＥＤと、外郭ケースの開口部付近に設けられ光を拡散する蒲鉾状の拡散シートとを備えたＬＥＤランプが周知となっている（例えば、特許文献２を参照）。このＬＥＤランプでは、蒲鉾状に設けられた拡散シートにより、光源から射出された光を効率良く放射させることが可能になり、光の照射領域を広くできるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２２０６０１号公報
【特許文献２】特開２００８−０７７８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、光源としてＬＥＤを用いた場合、その放射光は、一般的に他の種類の光と比較して指向性が高く光束面積が小さい。よって、放射光をバンドルファイバに均一に入射させるためには、断面積が小さいバンドルファイバを使用しなければならない。そして、光源とバンドルファイバの入射端との距離を調節する必要がある。この調節を行わない場合、光が均一に入射されないため射出端から射出される光の明るさにムラが生じ、配光先における光の強度に強弱が生じる問題が発生する。
【０００６】
また、上記のような光伝達装置では、一つの射出端毎に一つの光源を設ける必要があるため多数の光源を必要とする。従って、上述した問題の発生を防止するためには、個々の光源毎に光源とバンドルファイバの入射端との距離を調節しなければならず、構成の自由度が低いという課題があった。更に、光源から射出された光は、バンドルファイバの入射端以外にも射出されることがあるため、射出された光が無駄となり有効活用できていないという課題もあった。
【０００７】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、配光先における光の明るさにムラが生じることを防止するとともに、構成の自由度が高く光源から射出された光の無駄を防止することが可能な光伝達装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る光伝達装置は、複数の光ファイバが束ねられて構成され、束ねられた光ファイバの一端が入射端を他端が射出端を形成し、入射端に光源から射出された射出光を入射させて射出端から射出させるバンドルファイバと、バンドルファイバの入射端を囲むように設けられ、入射端を束ねた状態で保持するバンドル保持部（例えば、実施形態における入射端ホルダ２２）と、バンドルファイバの入射端と対向する位置に位置するようにバンドル保持部に支持されて設けられ、光源により射出された射出光を受けて射出光を拡散して入射端に入射させる光拡散手段（例えば、実施形態における拡散シート２５）とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、バンドル保持部に、光源により射出された射出光のうち光拡散手段を外れる方向に射出される光を反射させて光拡散手段に入射するように導く光反射部材を備えたことが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
以上、本発明に係る光伝達装置においては、光拡散手段が配置されている。よって、ＬＥＤ等の光源から射出された射出光が、光拡散手段上で均一に拡散され、光の強度を均一にしてバンドルファイバに入射させることが可能となる。従って、光源とバンドルファイバとの距離、バンドルファイバの径の大きさ等の構成を考慮することなく、例えば、バンドルファイバの径を大きくしたり、多数に分岐されているバンドルファイバを用いて一つの光源に対し複数の射出端を設けて多数の箇所に配光したりすることが可能となり、装置の構成の自由度を高めることができる。
【００１１】
また、光反射部材を備えた場合は、光源から射出された光のうち、光拡散手段を外れた方向に射出された光を反射させて光拡散手段に入射するように導くことが可能となるため、光源から射出された射出光を無駄なく有効に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る光伝達装置を示す概略構成図である。
【図２】上記光伝達装置におけるバンドルファイバの断面を示す図である。（ａ）は、光ファイバ素線をむき出しにした状態の上記断面の斜視図、（ｂ）は、互いに異なる径の光ファイバ素線を有するバンドルファイバの断面図である。
【図３】（ａ）は、基板に設けられたＬＥＤ光源から放射光を放射している状態を示す横面図、（ｂ）は、（ａ）における基板に対して平行且つ上記放射光を受ける面Ｘ−Ｘ´で切断したときの切断面における光量の分布を示した図である。
【図４】上記ＬＥＤ光源と上記バンドルファイバの入射端との距離と、入射端に入射される光量との関係を示した図である。（ａ）は、ＬＥＤ光源と入射端を接触させ、（ｂ）は、そのときの入射端の光量の分布、（ｃ）は、ＬＥＤ光源から入射端を若干離隔させ、（ｄ）は、そのときの入射端の光量の分布、（ｅ）は、ＬＥＤ光源から入射端を更に離隔させ、（ｆ）は、そのときの入射端の光量の分布を示している。
【図５】（ａ）は、上記光伝達装置において、光拡散手段及び光反射部材が設けられている箇所を示した部分断面図である。（ｂ）は、（ａ）の図における光拡散手段及び光反射部材の近傍を拡大し、ＬＥＤ光源から射出された光の進行方向を示す図である。（ｃ）は、上記入射端に入射される光量の分布を示す図である。
【図６】上記光伝達装置において、（ａ）は、分岐されて設けられた射出端から互いに等しい光量の光が射出されている状態を示した図、（ｂ）は、上記射出端に発光部品を設け、様々な種類の光を発光させる状態を示した図である。
【図７】基板に設けられたＬＥＤ光源から射出された射出光が、光拡散手段を通過し、上記射出光がぼやけた線状に拡散されて放射される状態を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る光伝達装置の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態における光伝達装置１は、電圧を加えた際に発光する半導体素子であるＬＥＤ光源から射出された放射光をバンドルファイバの断面に入射させて光源から離れた位置に光を伝達させる装置であり、バンドルファイバとは、光ファイバ素線を複数本束ねたものをいう。光伝達装置１は、図１に示すように、光伝達路１０を有し光伝達路１０の一端には射出端５５が設けられ、ＬＥＤ光源３０から射出された光は光伝達路１０を通って射出端５５から射出されるようになっている。ＬＥＤ光源３０は、基板４０に設けられるいわゆる基板表面実装タイプＬＥＤと称されるものであり、基板４０を介してケース３１の内部に保持されている。
【００１４】
光伝達路１０は、第１バンドルファイバ１１と、第２バンドルファイバ１２と、第３バンドルファイバ１３とを備えて構成されている。第１〜第３バンドルファイバ１１〜１３は、それぞれ、樹脂製（例えば、アクリル樹脂製）の光ファイバ素線１７が複数本束ねられて構成されている。第１〜第３バンドルファイバ１１〜１３は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、ゴムチューブ１６中に複数本の光ファイバ素線１７が通され、かつ接着剤（不図示）で接着固定されることにより構成されている。また、第１〜第３バンドルファイバ１１〜１３としては、内蔵されている光ファイバ素線１７の本数が異なる種類のものを使用することができ、例えば、上記本数が多いバンドルファイバを用いることにより射出端５５から射出される光を明るくすることができる。なお、第１〜第３バンドルファイバ１１〜１３には、束ねられている光ファイバ素線１７の本数が一目で判別できるようにするため、マークを付したり色分けしたりする場合もある。
【００１５】
光ファイバ素線１７の径（太さ）は、一般的に０．１〜０．３ｍｍ程度がよく使われており、バンドルファイバでは、同じ径の光ファイバ素線を用いることも多いが、互いに異なった径の光ファイバ素線を用いることもある。例えば、図２（ｂ）に示すように、径が大きい光ファイバ素線１７ａと、光ファイバ素線１７ａより径が小さい光ファイバ素線１７ｂとを備えて構成されるようにしてもよい。
【００１６】
第１〜第３バンドルファイバ１１〜１３の一端は、図１に示すように、一つに束ねられ光ファイバ素線１７を露出させた状態で入射端ホルダ２２の内部に挿入され、接着剤（不図示）で接着固定され、上記光ファイバ素線１７の端部がＬＥＤ光源３０に対向するように設けられている。この光ファイバ素線１７の端部は入射端１８を形成し、ＬＥＤ光源３０が射出した光を入射端１８から取り込むことができるようになっている。入射端ホルダ２２は、例えば樹脂製もしくはアルミ製から成り、略円筒形状となっている。このため、入射端ホルダ２２中に一つに束ねられた光ファイバ素線１７の入射端１８は、略円形をなすようになっている。
【００１７】
ところで、ＬＥＤ光源が射出する放射光は他の種類の光と比較して指向性が高い。このため、放射光の放射角が小さく光ファイバ素線１７に入射する面積が少ない。図３（ａ）は、基板４０に設けられたＬＥＤ光源３０から射出される放射光、図３（ｂ）は、基板４０に対して平行且つ上記放射光を受ける位置に設けられた図３（ａ）のＸ−Ｘ´断面における光量の分布を示す図である。図３（ｂ）に示すように、ＬＥＤ光源３０と対向するＸ−Ｘ´断面において、ＬＥＤ光源３０と対向する中央部分が明るく中央部分から離れるに従って暗くなる事象が発生する。なお、図３（ｂ）など本実施形態で示す図では、色が濃い部分を光量が多い部分、色が薄い部分を光量が少ない部分としている。
【００１８】
また、ＬＥＤ光源３０から直接入射端１８に光を入射させた場合、ＬＥＤ光源３０から入射端１８までの距離に応じて、入射端１８に入射される光量にばらつきが生じ、光ファイバ素線１７に入射される光量が均一にならず射出端５５から射出される光の明るさにムラが生じる問題がある。これについて図４を用いて説明する。図４は、基板４０に設けられたＬＥＤ光源３０から射出される光と入射端１８に入射される光量との関係を示した図であり、（ａ）及び（ｂ）は入射端１８をＬＥＤ光源３０に接触させた状態、（ｃ）及び（ｄ）は、（ａ）及び（ｂ）の場合と比較して入射端１８をＬＥＤ光源３０から若干離隔させた状態、（ｅ）及び（ｆ）は、（ｃ）及び（ｄ）の場合と比較して入射端１８を更にＬＥＤ光源３０から離隔させた状態を示している。
【００１９】
図４（ａ）〜（ｄ）に示すように、入射端１８をＬＥＤ光源３０に接触させた場合又は入射端１８とＬＥＤ光源３０が近接している場合は、入射端１８の中央部分の光量は多いが外周近傍の光量は無いか又は極めて少なくなっており、場所によって入射端１８に入射する光量の差が大きくなっている。これに対して、図４（ｅ）及び（ｆ）に示すように、入射端１８をＬＥＤ光源３０からある程度離隔させた場合は、上記光量の差を小さくすることができ、入射端１８に均一に光を入射させることができる。
【００２０】
以上、図４を用いて入射端１８とＬＥＤ光源３０の距離と、入射端１８に入射される光量との関係について説明したが、入射端１８の中央部分と外周近傍との光量の差を低減させ、且つＬＥＤ光源３０から射出された放射光を全て入射端１８に入射させて無駄なく使用するためには、入射端１８の径が小さい場合は上記距離を小さくし径が大きい場合は上記距離を大きくしなければならない。また、入射端１８に入射される光量は、上記距離だけでなくＬＥＤ光源３０から射出される光の放射角に依っても変動する。この放射角については、角度が大きい場合は上記距離を小さく、角度が小さい場合は上記距離を長くしなければならない。
【００２１】
以上、ＬＥＤ光源とバンドルファイバを用いた光伝達装置の問題点を纏めると、次の１〜４のようになる。１．入射端に入射する光量にばらつきが生じ、射出端から射出される光の明るさにムラが生じる。２．ＬＥＤ光源から射出される光が全てバンドルファイバの入射端に入射されず無駄になることがある。３．上記１の事象の発生を防止し各バンドルファイバに入射される光量を調節するため、ＬＥＤ光源からバンドルファイバの入射端までの距離を調節しなければならない。４．場合によっては上記距離を長くする必要があるため装置の体積を大きくする必要がある。
【００２２】
上記４点の問題を解決するため、本実施形態における光伝達装置１では、図５に示すように、基板４０に支持された光反射部材２７を介してＬＥＤ光源３０の射出端と対向する位置に拡散シート２５を設け、当該拡散シート２５によりＬＥＤ光源３０から射出された光が拡散されるようになっている。ＬＥＤ光源３０から射出された光のうち直接拡散シート２５に照射されなかった光は、図５（ｂ）に示すように、光反射部材２７により反射された後拡散シート２５に入射されるようになっている。拡散シート２５としては、例えば樹脂等により構成され表面に凹凸が形成され薄膜状となっているものを用いることができる。光反射部材２７としては、反射率の高いミラー等を用いることができる。
【００２３】
拡散シート２５は、光を拡散した後通過させることにより、指向性が強い光が照射されても、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、その光を拡散して入射端１８に均一に入射させることができる。拡散シート２５を設けることにより、拡散シート２５が無い場合と比較して入射端１８に入射される全体の光量は若干減少するが、入射端１８に均一に光が入射するようになるため、射出端５５から射出される光の明るさにムラが発生することを防止して上記１の問題点を解消することができる。また、光反射部材２７が設けられＬＥＤ光源３０から射出された放射光が無駄なく入射端１８に入射されることにより上記２の問題点を解消することができる。そして、ＬＥＤ光源３０と入射端１８との間の距離に拘わらず拡散シート２５により光を均一に入射端１８に入射させることが可能となるため上記３及び４の問題点を解消することができる。従って、ＬＥＤ光源３０と入射端１８までの距離を小さくして光伝達装置１を小型化させたりバンドルファイバの断面を太くしたりするように構成の自由度を高めることができる。
【００２４】
以上、本実施形態における光伝達装置１は、拡散シート２５を設けることにより、上述した４点の問題点を解消することができる。なお、図６（ａ）は、本実施形態における光伝達装置１を用いて無作為に分岐させた場合の出力光を示し、図６（ｂ）は、発光部品５０を取り付けた場合の出力光のイメージを示している。このように、射出端５５の構成については、上述した実施形態に限定されず、適宜変更することができる。
【００２５】
なお、上述した実施形態では、光伝達路１０が３分割され第１〜第３バンドルファイバ１１〜１３を構成している例について説明したが、この構成に限定されることはない。また、第１〜第３バンドルファイバ１１〜１３の断面及び入射端１８の径の大きさも上記実施形態に限定されることなく適宜変更可能であり、光ファイバ素線１７、入射端１８、及び入射端ホルダ２２の形状についても、円形、円筒形に限定されることはなく、任意の形状とすることができる。
【００２６】
また、上述した拡散シート２５とは異なる種類の光拡散手段を用いることもできる。すなわち、光を単純に拡散させるだけでなく、上記種類を変更することにより、ぼやけた線状あるいはリング状というように、拡散のさせ方を変更することもできる。図７では上述した拡散シート２５とは異なる種類の拡散シート１２５を設け、ＬＥＤ光源３０が射出する光が拡散シート１２５を通過し、ぼやけた線状に拡散される状態を示している。
【００２７】
なお、上述した実施形態では、ＬＥＤ光源３０が基板４０に設けられている例について説明したが、光源については上記以外のもの、すなわち、ＬＥＤ以外の発光素子を用いた光源及び基板に支持されていない光源に対しても、本発明を適用させることができる。
【符号の説明】
【００２８】
１        光伝達装置
１０      光伝達路（バンドルファイバ）
１７      光ファイバ素線（光ファイバ）
１８      入射端
２２      入射端ホルダ（バンドル保持部）
２５      拡散シート（光拡散手段）
２７      光反射部材
３０      ＬＥＤ光源（光源）
【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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