(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ用の方法であり、光発生装置によって発生された光が光ファイバによって誘導される光ファイバ用の方法であって、ランプと対物レンズアセンブリ（１ａ、１ｂ）とこれらを動作させる電子装置（４）とから形成され、光を光ファイバ（２）の端に向け、さらに光ファイバ（２）により誘導するためのものである光発生装置（１）が、一体物でありかつほぼ密閉されたケーシング構造物（５）の内部に配設され、かつ、光ファイバ（２）がペルチエ現象にもとづく冷却装置により冷却される方法において、光ファイバ（２）を収容しランプ空間（５ａ）から本質的に離れて位置する冷却空間（５ｂ）が、冷却装置（３）として作用するペルチエユニット（３ａ）によって冷却され、また、その内部で発生した冷却気流（ｗ）が、光ファイバの光入力端（２ａ）の前に存在する光開口（Ａ）を少なくとも通り、ランプ空間（５ａ）に誘導され、前記冷却された気流（ｗ）をこれに向けることによる強制対流によって、光ファイバの光入力端（２ａ）を冷却し、光ファイバの光入力端（２ａ）への冷却気流（ｗ）の冷却空間（５ｂ）における通過が、ランプ空間（５ａ）と同側に位置する壁（５ｂ’）に設けられているガイドアセンブリ（６）によって、光ファイバの端（２ａ）に向って突出している光開口（Ａ）のエッジによってガイドされていることを特徴とする方法。
【請求項２】
単数または複数のブロワ（３ｂ）が、ランプ空間（５ａ）および／または電子装置空間（５ｃ）に設けられ、それによって、冷却気流（ｗ）が、冷却装置（３）の反対側にある端壁（５ｘ）を通る通気として、ケーシング構造物（５）から外部へ誘導することによって達成されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
ペルチエユニット（３ａ）の冷側が、アルミニウム製の金属構造壁建造物を利用することによって冷却空間（５ｂ）の単数または複数の内面と結合して構成され、また、その暖側は、熱交換をより効率的にするような形状にされているケーシング構造物（５）の単数または複数の外面と結合して構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
光ファイバ用の装置であり、ランプと対物レンズアセンブリ（１ａ、１ｂ）と、これらを動作させる電子装置（４）とから形成される光発生装置（１）が、光を光ファイバ（２）の端に向け、さらに該光を光ファイバ（２）によって誘導するために、一体物でありかつほぼ密閉されたケーシング構造物（５）の内部に配設され、かつ光ファイバ（２）がペルチエ現象に基づく冷却装置によって冷却される装置であって、光ファイバ（２）を収容し冷却装置（３）として作用するペルチエユニット（３ａ）が、ランプ空間（５ａ）から本質的に離れている冷却空間（５ｂ）に設けられ、それによって、その内部で発生している冷却気流（ｗ）が、少なくとも光ファイバの光入力端（２ａ）の前に存在する光開口（Ａ）を通りランプ空間（５ａ）にさらに誘導され、前記冷却された気流（ｗ）をこれに向けることによる強制対流によって、光ファイバの光入力端（２ａ）を、冷却し、ガイドアセンブリ（６）が、ランプ空間（５ａ）と同側に位置する壁（５ｂ’）に設けられ、光ファイバの端（２ａ）に向って突出している光開口（Ａ）のエッジによって、光ファイバの光入力端（２ａ）への冷却気流（ｗ）の通過のガイドが行われることを特徴とする装置。
【請求項５】
単数または複数のブロワ（３ｂ）が、ランプ空間（５ａ）および／または電子装置空間（５ｃ）に設けられ、冷却気流（ｗ）を、冷却装置（３）の反対側にある端壁（５ｘ）を通る通気としてケーシング構造（５）から外部へ誘導することによって達成することを特徴とする請求項４記載の装置。
【請求項６】
ペルチエユニット（３ａ）の冷側が、アルミニウム製の金属構造壁建造物を利用することによって冷却空間（５ｂ）の単数または複数の内面と結合して構成されており、また、その暖側は、熱交換をより効率的にするような形状にされているケーシング構造（５）の単数または複数の外面と結合して構成されていることを特徴とする請求項４または５記載の装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は、光ファイバ用の方法であって、光発生装置によって発生された光が光ファイバを用いて誘導される方法に関し、光発生装置は、光ファイバの端部に光を向け、光ファイバによってさらに光を誘導するために、少なくともたとえばランプおよび対物レンズアセンブリなどの光発生手段を有する。
上記の目的においては、通常の動作方式は、上記の形式のランプユニットがその中で生じる気流により冷却されるようなものである。これに関して、気流は一般にランプユニットの周囲の空間から直接導かれており、それがこの種の冷却が限られた効果しか持たないことの理由である。なぜなら、その冷却作用は何よりもまず第一にその周囲の温度に常に依存するからである。特に熱くなった環境のもとでは、また、ルーフとつながったランプユニットは、一般に最も熱くなった環境になるので、十分に効率的な冷却はいかなる状況でもどうしても得られないであろう。それが、光ファイバの実際の光入力端が過熱のために損傷を受けないように、発光効率が非常に低いランプを使用しなければならない理由である。そのため、特に光ファイバによって動作する光発生装置は現在、ランプの発光効率を上記の理由のために不釣り合いなほど低いレベルにおかれなければならないといった見解から、きわめて未開発である。
他方では、たとえば国際特許出願ＷＯ８９／０３５３９により、光を得る手段より形成される装置が既に知られており、換言すれば、光ファイバ、光線の受光手段およびそれらの間にあって光ファイバの端から受光手段へ光線を向ける対物レンズアセンブリによって、装置内部で誘導される光線によって行われる装置が知られている。光ファイバの端の隣には、増幅器またはたとえばレーザーが設けられ、それによりそれを通過する光線は、たとえば受光手段として機能するＰＩＮダイオードなどへ対物レンズによってさらに誘導される。高周波で使用されるこの光ダイオードは、十分な信頼性を得るために定温を必要とし、それがそのレーザー増幅器がペルチエユニットによって装置のフレームに結合されている理由である。
上記の装置の動作は、何よりも、光ダイオードに光を誘導するために光ファイバが光源として使用されているといった点で、最初に述べた光発生装置とは正反対である。さらに、特にこれに関して使用されているレーザーは上述のように冷却を要し、それは熱伝導度を利用して固定構造によって行われるので、レーザーユニットを支持する中間フレームはペルチエ素子によって装置のケーシングと結合されている。上記のこの種の解決策では、光ファイバ照明用途において最も重要な部分である、光ファイバの端に、充分に正確に指向されるようにするといった当初述べた目的において、適切な冷却効率を得ることはできない。なぜならば、該端に熱が向けられているからである。
本発明による方法は、上述の課題における決定的な改良を実現し、それにより従来技術を本質的に高めることを目的としている。この目的を達成するために、本発明による方法は、特に、光ファイバの光入力端の冷却について、好ましくはペルチエ現象にもとづく冷却装置によって冷却される気流が入力端に向けられるように、対流によって入力端が冷却されることを主な特徴とする。
本発明による方法の最も重要な利点として、その構成および使用の単純さ、また、光発生装置にとってきわめて重要な要求条件であり両方とも技術的に有利であり経済的にも競合する信頼性および効率を挙げることができる。本発明による方法は、何よりも、現用のものよりも相当に高いランプの発光効率を可能にする。なぜならば、対流による冷却気流を、特にたとえばペルチエ現象が利用される場合に、実際上、適切に単純かつ有利な構成によって重要部にきわめて正確に向けることができるからである。この場合、装置に関連して、たとえば着脱式に、または一体に取付けられたペルチエユニットにより動作する冷却空間が配置され、それによりその内部で得られる冷却気流は、適切なガイドアセンブリによって光ファイバの光入力端に直接向けられ、そこからさらに、実際のランプ空間を分離する壁に存在する開口から、装置の別の空間すなわちランプ空間および、上記を制御する電子装置などを備える空間を経て、装置の他方の端にある排気ブロワによって装置の外へ誘導される。このようにして、当該の構成により、きわめて効率的な対流冷却を実現することができ、それにより、上述の目的において、光の供給の際に最適の発光効率を達成することが可能となり、なぜなら、これに関して、特に光ファイバの端の過熱を理由として発光効率を制限する必要がなくなり、可能なすべての照明効果の活用が可能になるからである。さらに指摘可能な、対流冷却の具体的な利点として、実際の試験下で、従来の通気により行われる光ファイバ照明装置に比べて、ランプ発光効率が何倍も増加するということがある。
本発明による方法に関する従属請求項において、その方法の好適な実施態様が提示されている。
本発明は、その方法を利用する光発生装置にも関するものであり、それは、当該装置に向けられている独立請求項の特徴部において詳述されている。光発生装置の主として特徴づけられた機能は対応する請求項の特徴部に提示されている。
本発明による光発生装置の最も重要な利点として、その単純さ、信頼性および効率を挙げることができ、この場合、その構成も、特にたとえばペルチエ現象により好適に動作する冷却装置のためにきわめて単純である。装置は、好ましくは冷却空間および実際のランプ空間より構成され、それらは中間壁により相互に分離されており、それにより、ペルチエユニットの冷側は、装置の外部から冷却空間に入る気流が中間壁を通る際に冷却され、さらにたとえば適切なガイドアセンブリなどによって光ファイバの光入力端に向けて直接向けられるような方式で、冷却空間を画定する内壁に結合されている。好適な実施態様として、光発生装置は、有利には少なくとも１個の排気ブロワを備えており、これは、たとえば冷却装置に関して装置の反対端に、冷却気流が冷却空間の壁にある光開口を通り、実際のランプ空間およびこれに隣接して配置されており、中間壁によってこれと好適に分離されている電子装置空間を通る通気として装置から外部へ通過するような形で配置されている。当該の形式の装置に関してさらに、たとえばステップモータ作動フィルタアセンブリなどを活用することが可能であり、これは、異なる色による照明を得るために光ファイバに供給される光の波長を変えるように、着脱可能にもしくは一体式に、または、他の類似の補助装置として装置に配設される。好適な実施態様として、ペルチエユニットの暖側は、さらに、ペルチエユニットにより生じる熱を効果的に散逸させるような形状にされた、光発生装置の外部ケーシングに結合されている。
光発生装置に関する従属請求項において、本発明による光発生装置の好適な実施態様が提示されている。
以下の説明において、本発明を添付図面によって詳述する。図面中、
図１は、本発明による方法によって動作する好適な光発生装置の斜視図として動作原理を示し、
図２は、図１による装置を上から見た断面として示し、
図３は、図２の線３−３に沿った断面を示し、
図４は、冷却空間の好適な壁構造解決策を斜視図および側面図として示す。
本発明は、光ファイバ用の方法であって、光発生装置によって発生された光が光ファイバを用いて誘導される方法に関し、光発生装置は、少なくとも、光ファイバ２の端に向け光を向けて、それをさらに光ファイバ２によって誘導するための光発生手段１、たとえばランプ１ａおよび対物レンズアセンブリ１ｂなどを有する。特に、光ファイバの光入力端２ａの冷却のために、好ましくはペルチエ現象に基づく冷却装置３によって冷却されている気流ｗが当該端に向けられるように、対流によって当該端は冷却される。
図１および図２に関してこの方法の特に好適な実施態様として、この方法は、ランプおよび対物レンズアセンブリ１ａ、１ｂならびにこれらを動作させる電子装置４が均一かつほぼ密閉されたケーシング構造５の内部に設けられている光発生装置と関連して利用されている。上記の図によれば、ランプ空間５ａから本質的に離れて位置する冷却空間５ｂは、冷却装置３として作用するペルチエユニット３ａによって冷却されており、それにより冷却空間において発生した冷却気流ｗは、光ファイバの光の入力端２ａに存在する光開口Ａを少なくとも通り、ランプ空間５ａに導入される。
また、特に図１および図２に関してこの方法の好適な実施態様として、単数または複数のブロワ３ｂが、ケーシング構造５から外部へ、冷却装置３の反対側にある端壁５ｘを通る通気として有利に導くことによって冷却気流ｗを得るために、ランプ空間５ａおよび／または電子装置空間５ｃに配設されている。
さらに、特に図１〜３に関して好適な実施態様として、ペルチエユニット３ａの冷側は、好ましくはたとえばアルミニウム製などの金属構造壁建造物を利用することによって冷却空間５ｂの単数または複数の内面と結合して、また、ペルチエユニット３ａの暖側は、好ましくは、熱交換をより効率的にするような形状にされたケーシング構造物５の単数または複数の外面と結合して構成されている。
さらにまた好適な実施態様として、光ファイバの光入力端２ａへの冷却空間５ｂにおける冷却気流ｗの通過は、ランプ空間５ａと同側に位置する壁５ｂ’に設けられているガイドアセンブリ６によってガイドされており、そのために、当該壁の光開口Ａは図４のとおり、光ファイバの端２ａに向けられたエッジを有する。
上記の方法、すなわち、光ファイバ用に意図された方法に従って動作する光発生装置は、上述の通り、たとえばランプ１ａおよび対物レンズアセンブリ１ｂならびにそれらと結合されている光ファイバ２などを含み、それによってランプ１の光は、光ファイバ２によってさらに導かれるように光ファイバの光入力端２ａに向けられる。光発生装置は、有利にはペルチエ現象にもとづく冷却装置３を備え、それにより光ファイバの光入力端２ａは、冷却された気流ｗをそれに向けることによる対流によって冷却されるように構成されている。
好適な実施態様として、装置は、本質的に一体的な全体を有し、少なくともランプおよび対物レンズアセンブリ１ａ、１ｂならびにそれらを動作させる電子装置４を、均一かつほぼ密閉されたケーシング構造物５の内部に設けている。好適な実施態様として、ペルチエユニット３は、ランプ空間５ａから本質的に離れて位置する冷却空間５ｂに配置されており、それにより冷却空間において発生している冷却気流ｗは、光ファイバの光入力端２ａに存在する光開口Ａを少なくとも通り、ランプ空間５ａに誘導される。
特に図１および図２に関して、１個の共通ブロワ３ｂがランプ空間５ａおよび電子装置空間５ｃに配設されており、それらの空間はたとえば中間壁５ａｃにより結合されており、それにより冷却気流ｗは、冷却装置３の反対側にある端壁５ｘを経てケーシング構造物５から外部への通気として有利に誘導することにより、このブロワによって実現される。
好適な実施態様として、ペルチエユニット３ａの冷側は、たとえば図２に示した原理に従って、アルミニウム製などの金属構造壁建造物を有利に利用することによって冷却空間５ｂの単数または複数の内面と結合され、また対応して、ペルチエユニット３ａの暖側は、図１〜３に示されるように、熱交換をより効率的にするような形状にされた、さらに好適な実施態様として構成されている、ケーシング構造物５の単数または複数の外面と結合され構成されている。
好適な実施態様として、光ファイバの光入力端２ａへの気流ｗの通過は、冷却空間５ｂにおいて、ランプ空間５ａと同側に位置する壁５ｂ’に設けられているガイドアセンブリ６によってガイドされており、それは、たとえば光ファイバの端２ａにまたはそれ相応に向けられた光開口Ａのエッジなどによって行われる。この実施態様は図４に詳細に示されており、この場合、たとえば金属壁プレートを型押しまたは打抜きすることなどによる適切な製造技術を用いて、光開口Ａにつながっている中間壁５ｂ’に円錐形エッジを構成することができる。
さらにまた、図３には、図２の線３−３に沿った断面が示されており、該図は装置の背壁５ｙを示しており、該背壁は、冷却空間５ｂに穿孔Ｒを備えて構成されており、該背壁が、該穿孔を介しての冷却空間への空気の通過を可能にする。さらに、図１、図２および図３には、装置の背壁５ｙと関連して配置されている補助空間５ｂが図示されており、これはたとえばフィルタユニットを動作させるステップモータのために使用できる。
これに関してさらに、光ファイバの使用はこの点で光ファイバに関係するすべての想定可能な用途を含むと指摘できよう。したがって、光ファイバは、ポリマー材料（プラスチック）またはガラス材料で製造してよい。透過材料とは、通常、光をきわめてよく透過させる透明材料を意味する。光ファイバに利用されている最も一般的な樹脂材料は、恐らくＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレートまたはアクリル）である。この新しいポリオレフィン系材料は、透明であるとともに、光学用途に有用である。その製造はメタロセン触媒によって行われる。
本発明が上述の実施態様に限定されるものではなく、同じ基本的構想の範囲内において相当に修正できることは明白である。したがって、提示した構成は実施例として一部の好適な実施態様を示すにすぎない。それゆえ、たとえば気流アセンブリおよび他の装置の配置などの部分についても、上述のもの以外の構成を利用することができる。さらに、冷却をよりいっそう著しく効率的にする必要がある場合には、たとえば複数の装置の側面に関して複数のペルチエユニットを利用することは、当然可能である。これに関連して、ブロワのノイズが問題となり得るような場合には、その部品がノイズ消去技術に関する他のアセンブリを必要とするかもしれないが、たとえば複数のブロワを用いることによりきわめて多様な解決を図ることが可能である。これに関連して、装置の製造コストが最適化され得るような方法で、装置の個別部品にきわめて多様な製造材料を使用することも当然可能である。他方、光発生装置は、たとえば注型、射出成形またはそれに対応するものによって、全体としてごく単純なものとして製造することも、または、単純な接合構成により相互に結合し得る個別部品から製造することも可能である。これに関して、特に冷却空間は、その当該基本装置がたとえば他の種類の冷却装置とともに使用できるように、装置の他の部分と何らかの方法で着脱可能に取付けられるように構成することが当然可能である。上述のようなモジュールの考え方は、装置に取付けられる他の構成要素に関しても同様に当てはまる。
【図１】
0004435877.tif 000002
【図２】
0004435877.tif 000003
【図３】
0004435877.tif 000004
【図４】
0004435877.tif 000005