(57)【要約】細長い光源（１０Ａ）から径「Ｄ」の光導波路（２２Ａ）の入射端部に光を反射するための反射体に関する。光源は「Ｄ」を超える径の広い端部を有する平行化反射体（１６Ａ）の狭い端部を通って挿入され、光が導波路に放射される。出射反射体（２８）の広い端部（３４）は、平行化反射体の広い端部の周囲にある。出射反射体の狭い端部（３６）は、光導波路の入射端部の周囲にある。入射反射体（２６）の広い端部（３０）は、平行化反射体の狭い端部の周囲にある。反射体は、軸（２７）を中心にして円筒対称である。光源から平行化反射体へ進む光が反射され、軸に沿って距離の関数として変化する出射ビームを生成する。出射ビームの幅を最小限に抑えるために、光導波路の入射端部は軸に沿って位置決めされる。
2004527014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細長い光源（１０Ａ）によって放射される光を光導波路径「Ｄ」を有する光導波路（２２Ａ）の入射端に反射するための反射体であって、前記反射体が平行化反射体内部に前記光源の挿入可能な位置決めを行うための狭いアパーチャを備えた端部（１４Ａ）と、前記光導波路に光を放射するための広いアパーチャを備えた端部と、を有する平行化反射体（１６Ａ）を備え、前記平行化反射体の前記広いアパーチャを備えた端部が、前記光導波路径「Ｄ」を超える径を有し、前記反射体が、
（ａ）前記平行化反射体の前記広いアパーチャを備えた端部またはその付近に、前記平行化反射体の周囲にある広いアパーチャを備えた端部（３４）と、
（ｂ）前記光導波路の前記入射端の周囲にある狭いアパーチャを備えた端部（３６）と、を有する出射端環状反射体（２８）を特徴とし、
（ｉ）前記反射体が共通の長手方向軸（２７）を中心にして円筒対称であり、
（ｉｉ）前記平行化反射体に進む前記光源によって放射される光線が、前記平行化反射体によって反射され、前記軸に沿って距離の関数として変化するビーム幅を有する出射光ビームを生成し、
（ｉｉｉ）前記光導波路入射端は、前記出射光ビームが最小ビーム幅値を有する前記軸に沿って選択された距離に位置決めされる反射体。
【請求項２】
光源（１０Ａ）によって放射される光を光導波路径「Ｄ」を有する光導波路（２２Ａ）の入射端に反射するための反射体であって、前記反射体が平行化反射体内部に前記光源の挿入可能な位置決めを行うための狭いアパーチャを備えた端部（１４Ａ）と、前記光導波路に光を放射するための広いアパーチャを備えた端部と、を有する平行化反射体（１６Ａ）を備え、前記平行化反射体の前記広いアパーチャを備えた端部が、前記光導波路径「Ｄ」を超える径を有し、前記反射体が、
（ａ）入射端環状反射体（２６）であって、
（ｉ）前記入射端環状反射体によって前記光源の挿入可能な位置決めのための狭いアパーチャを備えた端部（３２）と、
（ｉｉ）前記平行化反射体の前記狭いアパーチャを備えた端部の付近で、前記平行化反射体の周囲にある広いアパーチャを備えた端部（３０）と、を有する入射端環状反射体（２６）と、
（ｂ）出射端環状反射体（２８）であって、
（ｉ）前記平行化反射体の前記広いアパーチャを備えた端部の付近で、前記平行化反射体の周囲にある広いアパーチャを備えた端部（３４）と、
（ｉｉ）前記光導波路の前記入射端の周囲にある狭いアパーチャを備えた端部（３６）と、を有する出射端環状反射体（２８）と、
（ｉｉｉ）前記反射体が共通の長手方向軸（２７）を中心にして円筒対称であることと、
（ｉｖ）前記平行化反射体に進む前記光源によって放射された光線が、前記平行化反射体によって反射され、前記軸に沿って距離の関数として変化するビーム幅を有する出射光ビームを生成することと、
（ｖ）前記光導波路入射端は、前記出射光ビームが最小ビーム幅値を有する前記軸に沿って選択された距離に位置決めされることと、を特徴とする反射体。
【請求項３】
前記平行化反射体が、軸外放物断面を有する円筒対称の反射体である、請求項１に記載の反射体。
【請求項４】
前記平行化反射体が、軸外放物断面を有する円筒対称の反射体である、請求項２に記載の反射体。
【請求項５】
細長い光源（１０Ａ）によって放射される光を光導波路径「Ｄ」を有する光導波路（２２Ａ）の入射端に反射するための反射体であって、前記反射体が平行化反射体内部に前記光源の挿入可能な位置決めを行うための狭いアパーチャを備えた端部（１４Ａ）と、前記光導波路に光を放射するための広いアパーチャを備えた端部と、を有する平行化反射体（１６Ａ）を備え、前記反射体が、
（ａ）入射端環状反射体（２６）であって、
（ｉ）前記入射端環状反射体によって前記光源の挿入可能な位置決めのための狭いアパーチャを備えた端部（３２）と、
（ｉｉ）前記平行化反射体の前記狭いアパーチャを備えた端部の付近で、前記平行化反射体の周囲にある広いアパーチャを備えた端部（３０）と、を有する入射端環状反射体（２８）と、
（ｉ）前記反射体が共通の長手方向軸（２７）を中心にして円筒対称であることと、
（ｉｉ）前記入射端環状反射体が曲面をさらに含み、前記軸を含む任意の断面平面において、前記曲面が、
（１）前記軸の一方の側の第１の円弧（２６Ａ）であって、前記軸の前記一方の側に位置し、前記軸を中心にして対称であり、かつ前記平行化反射体の前記狭いアパーチャを備えた端部の径以下の径を有する円筒形内部に位置する第１の曲率中心（Ｃ１）を有する第１の円弧と、
（２）前記軸の対向する側の第２の円弧（２６Ｂ）であって、前記軸の前記対向する側に位置し、前記円筒形内部に位置する第２の曲率中心（Ｃ２）を有する前記第２の円弧と、を画定することと、
（ｉｉｉ）前記平行化反射体に進む前記光源によって放射された光線が、前記平行化反射体によって反射され、前記軸に沿って距離の関数として変化するビーム幅を有する出射光ビームを生成することと、
（ｉｖ）前記光導波路入射端は、前記出射光ビームが最小ビーム幅値を有する前記軸に沿って選択された距離に位置決めされることと、を特徴とする反射体。
【請求項６】
前記入射端環状反射体（２６）が曲面をさらに含み、前記軸（２７）を含む任意の断面平面において、前記曲面が、
（ｉ）前記軸の一方の側の第１の円弧（２６Ａ）であって、前記軸の前記一方の側に位置し、前記軸を中心にして対称であり、かつ前記平行化反射体の前記狭いアパーチャを備えた端部の径以下の径を有する円筒形内部に位置する第１の曲率中心（Ｃ１）を有する前記第１の円弧と、
（ｉｉ）前記軸の対向する側の第２の円弧（２６Ｂ）であって、前記軸の前記対向する側に位置し、前記円筒形内部に位置する第２の曲率中心（Ｃ２）を有する前記第２の円弧と、を画定する請求項２に記載の反射体。
【請求項７】
（ａ）前記平行化反射体が焦点ｆを有し、
（ｂ）前記出力端環状反射体（２８）が、前記焦点ｆ付近に曲率中心を有する球の弧部分をさらに備える、請求項１に記載の反射体。
【請求項８】
（ａ）前記平行化反射体が焦点ｆを有し、
（ｂ）前記出力端環状反射体（２８）が、前記焦点ｆ付近に曲率中心を有する球の弧部分をさらに備える、請求項２に記載の反射体。
【請求項９】
前記光源が、細長い光放射アーク（２４Ａ）を有するメタルハライド電球である、請求項３に記載の反射体。
【請求項１０】
前記光放射アークが、前記焦点ｆ付近にある一方の端部と、前記平行化反射体の前記狭いアパーチャを備えた端部（１４Ａ）付近に対向する端部と、を有する、
請求項９に記載の反射体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路の入射端への平行光の効率的な反射結合に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１または特許文献２に開示されているタイプのいわゆる「点光源」光学システムは、楕円形および／または球形の反射体を用いて、ランプによって放射された光線を、小さな光学窓を通って指向し、小さな径の光ファイバのライトパイプの入射端に結合する。それに対して、本発明は、細長い（すなわち非点）光源によって放射された光線を比較的大きな径の中空の光導波路の入射端に指向すると同時に、約３０°の半角以内の入射光の平行化を維持する問題に対処する。点光源光学用途に用いるのに適した先行技術の楕円形および／または放物面状の反射体では、この目的を実現することができない。
【０００３】
図１は、光が特許文献３、４、５、６または７に開示されたタイプの光導波路の入射端に従来通り放射される方法について概略的に示している。ソケット１２に取り付けられるアーク型のメタルハライド電球１０などの細長い（すなわち非点）光源は、アパーチャ１４を通って放物面コリメータ１６に摺動可能に挿入される。コリメータ１６の広い方の端部の円周縁には、１８で示されるようにフランジが付いている。接合円周フランジ２０が、中空プリズム光導波路２２の入射端の周囲に設けられる。フランジ１８、２０は共に連結して、コリメータ１６を光導波路２２の入射端に機械的に結合する。電球１０に電圧が印加されると、電球のアーク部分２４によって放射される光線がコリメータ１６によって反射および平行化されて、光導波路２２の入射端に指向される。光導波路２２は、光線を閉じ込め、光導波路に沿って一様に分散する。
【０００４】
プリズム光導波路は、入射光が約３０°の半角以内に平行化されるときに最もうまく機能する。電球のサイズが大きくなると、光導波路の入射端に光を放射することができる効率が急激に低下することから、この要件は、適切な光源の範囲を限定する。図１に示されたタイプのアーク型メタルハライド電球は、高効率、コンパクトなサイズおよびかなり長いランプの寿命であることから、光導波路を照射するためのかなり実用的な光源である。
【０００５】
先行技術の放物面コリメータ１６が平行光を光導波路２２に結合することができる最大効率は、電球のアークの長さ「Ｌ」に対する光導波路の径「Ｄ」の比に左右される。一般的な従来のＤ：Ｌの比が約６：１である場合には、約７０％の反射体の効率を実現することができる。したがって、電球１０によって放射される光の約３０％が光導波路２２の入射端に入射しないという意味で、一般に失われる。より大きく、より高い出力のより効率的なメタルハライドアークランプを用いることができるようにするために、比Ｄ：Ｌを減少させることが望ましい。しかし、比Ｄ：Ｌの中程度の減少であっても、電球によって放射される光を平行化し、光導波路の入射端に結合することができる効率を実質的に低下させる。たとえば、比Ｄ：Ｌが約４：１である場合には、光導波路結合効率は約５０％にすぎず、電球によって放射される光の約５０％が、光導波路の入射端に平行光として入射しないという意味で失われる。
【特許文献１】
米国特許第４，７５５，９１８号公報
【特許文献２】
特開昭６３−０９２９０９Ａ号公報
【特許文献３】
米国特許第４，６１５，５７９号公報
【特許文献４】
米国特許第４，７５０，７９８号公報
【特許文献５】
米国特許第４，７８７，７０８号公報
【特許文献６】
米国特許第４，８３４，４９５号公報
【特許文献７】
米国特許第４，８５０，６６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従来の光導波路システムに関連する結合効率の問題を克服する。たとえば、本発明により、定格寿命１２，０００時間の１ｋＷメタルハライド電球によって放射される光を効率的に平行化して、径２５ｃｍの光導波路に結合することができる。このようなシステムは、高効率の直線照明が必要であったり、複数の点光源または蛍光取り付け具の保持が厄介であったりする場合の一般的な照明状況において有利である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、細長い光源によって放射される光を光導波路径「Ｄ」の光導波路の入射端に反射するための反射体を提供する。本発明のすべての実施形態は、光源が挿入可能に位置決め可能である狭いアパーチャ端部を有する平行化反射体（ｃｏｌｌｉｍａｔｉｎｇ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）と、それを通って光が光導波路に放射される「Ｄ」を超える径の広いアパーチャを備えた端部と、を備えている。本発明のすべての実施形態はまた、「出射端」環状反射体または「入射端」環状反射体あるいはその両方を備えている。
【０００８】
出射端環状反射体は、その広いアパーチャを備えた端部の付近で平行化反射体の周囲にある（すなわち外周を包囲している）広いアパーチャを備えた端部と、光導波路の入射端の周囲にある狭いアパーチャを備えた端部と、を有する。入射端環状反射体は、光源が挿入可能に位置決め可能である狭いアパーチャを備えた端部と、その狭いアパーチャを備えた端部の付近で平行化反射体の周囲にある広いアパーチャを備えた端部と、を有する。反射体のすべては、共通の長手方向軸を中心にして円筒対称である。平行化反射体に進む光源によって放射される光線が、平行化反射体によって反射され、上述の軸に沿って距離の関数として変化するビーム幅の出射光ビームを生成する。光導波路の入射端は、出射光ビームが最小のビーム幅値を有するように、軸に沿って選択した距離に位置決めされる。
【０００９】
好都合なことに、入射端環状反射体は曲面を有し、上述の軸を含む任意の断面平面において、曲面が軸の一方の側に第１の円弧を、軸の対向する側に第２の円弧を画定するようになっている。第１の円弧は、軸の一方の側に位置し、軸を中心として対称であり、かつ平行化反射体の狭いアパーチャを備えた端部の径以下である径を有する円筒内部にさらに位置する第１の曲率中心を有する。第２の円弧は、軸の対向する側に位置し、上述の円筒形内部にさらに位置する第２の曲率中心を有する。
【００１０】
平行化反射体は、焦点ｆを有する軸外放物面の断面を有し、円筒対称の反射体であることが好ましい。出射端環状反射体は、平行化反射体の焦点ｆ付近に曲率中心を有する球の弧部分をなすことが好ましい。光源は一般に、焦点ｆ付近に一方の端部を、平行化反射体の狭いアパーチャを備えた端部付近に対向する端部を有する光放射アークを有するメタルハライド電球である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、光源から放射される光を効率的に平行化して、光導波路に結合することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図３および図４に示されているように、本発明によって構成される反射体は、従来の放物面コリメータ１６Ａのような平行化反射体を備え、軸外放物面断面を有する円筒対称反射体であることが好ましい。ソケット１２Ａに取り付けられるアーク型メタルハライド電球１０Ａは、上述の先行技術の反射体１６の場合と同様に、放物面コリメータ１６Ａの狭い端部のアパーチャ１４Ａを通って摺動可能に挿入される。先行技術の反射体と異なり、本発明によって構成される反射体は、放物面コリメータ１６Ａのほか、環状反射体２６、２８も備えている。
【００１３】
図１で分かるように、広い端部における先行技術の放物面コリメータ１６の直径（すなわち、円周フランジ１８を有する端部）は、光導波路２２の直径Ｄに実質的に等しい。しかし、図３および図４に示された放物面コリメータ１６Ａの広い端部は、光導波路２２Ａの径Ｄを超えている。このことは、光導波路２２、２２Ａが等しい径であると仮定すると、電球１０より大きいメタルハライド電球１０Ａによって放射される光の平行化を容易にする。
【００１４】
より大きな電球が図１のような先行技術の反射体システムで用いられていた場合には、より大きな電球の挿入を容易にするために、放物面コリメータ１６の狭い端部におけるアパーチャ１４の径を増大させなければならないと推測される。アパーチャ１４の径を増大させることは、放物面コリメータ１６の外側および光導波路２２から離れる後方放射（すなわち、図面を見たとき、左への放射）のために失われる光の量が増大する。この問題は、以下に説明するように、環状反射体２６を設けることによって解決される。放物面コリメータの広い端部の径が増大することはまた、先行技術の反射体システムでは問題を生じることになる。具体的に言えば、放物面コリメータ１６と光導波路２２との間の重複環状領域２５（図２）に当たる光線が、光導波路２２の入射端に入らないという意味で、失われる。この問題は、以下に説明するように、別の環状反射体２８を設けることによって解決される。
【００１５】
「入射端」環状反射体２６は、放物面コリメータ１６Ａの狭いアパーチャを備えた（すなわち「入射」）端部の付近に、放物面コリメータ１６Ａの周囲にある（すなわち外周を包囲している）広いアパーチャを備えた端部３０（図３）を有する非球の弧部分を有する反射体である。（軸２７に沿って右から見たとき、軸２７を中心にして環をなすという意味で、反射体２６は「環状」である。）電球１０Ａは、環状反射体２６の狭いアパーチャを備えた端部３２を通って摺動可能に挿入される。環状反射体２６は、電球アーク２４Ａによって後方に（すなわち、図面を見たとき、左に）放射される光の大部分を遮断し、放物面コリメータ１６Ａによる光導波路２２Ａへのさらなる反射のために、そのような後方に放射される光の大部分をアパーチャ１４Ａおよび電球１０Ａを通るように反射する。
【００１６】
反射体２６の非球面特性（すなわち、反射体２６の形状は完全な球形からわずかに逸脱している）により、反射体２６によって反射される大部分の光線がアーク２４Ａを通過する可能性は低いため、アーク２４Ａによるそのような光線の再吸収を避けることを保証する。さらに具体的に言えば、図３および図４に示されているような断面を見たとき、反射体２６の曲面部分２６Ａおよび２６Ｂが、長手方向軸２７からわずかにずれている中心を有する円弧をなすという意味で、反射体２６は円環状であることが好ましい。長手方向軸２７に対して、放物面コリメータ１６Ａ、光導波路２２Ａ、反射体２６、２８および電球１０Ａはそれぞれ円筒対称である。したがって、曲面反射体部分２６Ａによって形成される円弧は、放物面コリメータ１６Ａの狭い（すなわち「入射」）端部でアパーチャ１４Ａの径の中の軸２７の上に位置する中心Ｃ１を有する。同様に、曲面反射体部分２６Ｂによって形成される円弧の中心Ｃ２は、アパーチャ１４Ａの径の中の軸２７の下に位置する。中心Ｃ１、Ｃ２は、アパーチャ１４Ａの径である線上に位置する必要はないが、図３に示されているように、そのような位置決めが好ましい。一般に、軸２７を中心にして対称であり、かつアパーチャ１４Ａの径に等しい径を有する円筒内部に、中心Ｃ１，Ｃ２を配置すれば十分である。反射体２６によって反射される光線のアーク２４Ａによって起こりうる再吸収をさらに減少させるために、反射体２６の内部反射面は、わずかに拡散する（すなわち非鏡面である）ことが好ましい。
【００１７】
図３に示されているように、放物面コリメータ１６Ａの広い端部に最も近いアーク２４Ａの端部は、放物面コリメータ１６Ａの焦点ｆと一致するか、または少なくともその付近に位置するように位置決めされる。焦点ｆの付近でアーク２４Ａによって放射され、放物面コリメータ１６Ａに達する光線は、放物面コリメータ１６Ａによって一定の範囲の角度で光導波路２２Ａの入射端に向かって反射される。光導波路２２Ａの入射端が放物面コリメータ１６Ａの出射端から離れる（すなわち、図面で見たとき、右に移動する）場合には、放物面コリメータ１６Ａによって反射される光線の多くが光導波路２２Ａの入射端に結合されることが可能である。しかし、これは環状の領域またはギャップを再び残すことになるため、アーク２４Ａから直接進む光線が失われることになる。環状反射体２８が、この問題のほか、環状領域２５における光線の消失に関する上述の問題を解決する。
【００１８】
「出射端」環状反射体２８は、焦点ｆと一致する中心を有する球の弧部分を有する反射体である。さらに具体的に言えば、反射体２８は、放物面コリメータ１６Ａの広いアパーチャを備えた（すなわち「出射」）端部付近に、放物面コリメータ１６Ａの周囲にある（すなわち外周を包囲している）広いアパーチャを備えた端部３４（図４）を有する。反射体２８はまた、光導波路２２Ａの入射端の周囲にある狭いアパーチャを備えた端部３６も有する。（軸２７に沿って左から見たとき、軸２７を中心にして環をなすという意味で、反射体２８は「環状」である。）上述のように他の方法では環状領域２５によって失われることになる光線は、放物面コリメータ１６Ａによる光導波路２２Ａへの可能な再反射のために、反射体２８によって反射される。反射体２８が光線を反射する効率は、多数の要因のために特に高いわけではない。具体的に言えば、一部の光線は反射体２８自体による吸収のために失われる（コリメータ１６Ａおよび反射体２６もある程度吸収する）可能性があり、一部の光線はアーク２４Ａへの反射およびアーク２４Ａによる再吸収のために失われる可能性があり、一部の光線はアパーチャ１４Ａによる反射のために失われる可能性があり、一般に、放物面コリメータ１６Ａによるさらなる反射の後の反射体２８による反射などの複数の反射が生じる場合には常に、効率が低下する。しかし、アーク２４Ａによって放射される光線の比較的小さな部分のみが反射体２８に達するため、その相対的な低下効率に伴う損失は許容可能である。反射体２８によって反射される光線のアーク２４Ａによって起こりうる再吸収をさらに減少させるために、反射体２８の内部反射面は、わずかに拡散する（すなわち非鏡面である）ように作製されてもよいが、これは不可欠というわけではない。
【００１９】
図５は、軸外放物面コリメータ１６Ａの好ましい幾何的な特徴を示している。図６に示されているように、これらの特徴により、コリメータ１６Ａは、アーク２４Ａから放物面コリメータ１６Ａに直接進む光線の実質的にすべてを、平行光として光導波路２２Ａの入射端に指向することができる。すべての方向の経路を辿る光線を含む非平行光ビームとは対照的に、限定された範囲の方向を画定する経路を辿る光線を含む光ビームを表すために、当業者は「平行化」なる語を従来通り用いるが、本願明細書も同様である。したがって、放物面コリメータ１６Ａは「平行化」反射体であり、図６に示されている光線４０は理論的には完全な平行化を示していないとしても、「平行化」されていると、当業者は理解されたい。当業者には公知であるように、光線が光線の経路の任意の交差または遮断を生じることなく、平行な関係で伝播する「完全な」平行化を実際に実現することは不可能である。たとえば、「Ｔｈｅ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ」第４５版、１９９９年、マサチューセッツ州ピッツフィールドのラウリン・パブリッシャー（Ｌａｕｒｉｎ  Ｐｕｂｌ．Ｃｏ．Ｉｎｃ．，Ｐｉｔｔｓｆｉｅｌｄ，ＭＡ）には、平行放射を定義し、「放射では任意の所与の物点からのすべての光線は、他のすべての光線に対して平行であると考えることができる。これは、完全に事実というわけではない。星からの光は実際に発散し、すべてのコリメータには収差がある」と記載されている。
【００２０】
放物面コリメータ１６Ａは、軸２７の対向する側に位置する２つの放物面部分（すなわち、図面で見ると、軸２７の上側および下側）からなる。図５に見られるように、上部放物面部分は、軸２７を中心にして、軸２７の上に１８０°の円弧によって放物線１６Ａ−１を回転することによって形成される。放物線１６Ａ−１は、その頂点Ｖが軸２７の上であって、軸２７上ではない位置にあるという点で、「軸外」放物線である。放物線１６Ａ−１の軸３８は角度θで軸２７と交差し、放物線の焦点ｆは軸２７、３８の交点である。放物線１６Ａ−１の焦点距離ｆＬは、放物線の頂点Ｖと焦点ｆとの間に延ばした軸３８の部分である。平行光が径２５ｃｍの光導波路の入射端に結合する本発明の実施形態では、放物線１６Ａ−１は以下の式によって定義される。
【数１】
2004527014.tif 000003
式中、ｙは図５に示されているように、軸３８に沿って測定され、ｘは放物線の焦点ｆを通る垂直軸３９に沿って測定され、θ＝３３．２°であり、ｆ＝８．８６２ｃｍである。放物面コリメータ１６Ａの下部放物面部分は、図５に見られるように、軸２７を中心にして、軸２７の下に１８０°の円弧によって別の軸外放物線を回転することによって形成される点を除き、上部放物面部分と同一である。
【００２１】
図６に示されているように、放物面コリメータ１６Ａの上述の軸外の円筒対称の特徴は、電球アーク２４Ａから放物面コリメータ１６Ａに直接進む光線４０の実質的にすべて（さらに具体的に言えば、電球アーク２４Ａの中心「Ｃ」から出るか、または電球アーク２４Ａの中心「Ｃ」を通るすべての光線）が光導波路２２Ａの入射端に反射されることを保証する。したがって、光導波路の入射端の径より大きい出射端の径を有する先行技術の非軸外放物面反射体１６が用いられた場合には、他の方法では環状領域２５（図２）に失われることになる光線は、軸外放物面コリメータ１６Ａによって、平行化され、光導波路２２Ａの入射端に指向される。
【００２２】
電球アーク２４Ａは細長く、その中心「Ｃ」からだけでなく、その全長「Ｌ」に沿って光線を放射する。前で説明したように、これは、平行光を光導波路に結合することができる効率に関連して重要である。図７は、反射体２６，２８および光導波路２２Ａを省略してある点を除き、図６と類似であり、アーク２４Ａの中心「Ｃ」から発する光線のほか、アーク２４Ａの後方（左）端部および前方（右）端部付近で発する光線も示している。図から分かるように、反射体１６Ａによって生成される光ビームの幅は、軸２７に沿った距離ｄの関数として変化する。さらに具体的に言えば、図８にグラフによって示されているように、反射体１６Ａの広いアパーチャを備えた端部で、出射ビームの幅は、反射体１６Ａの広いアパーチャを備えた端部の径Ｄｒに実質的に等しい。次に、ｄが増大すると、ビーム幅が減少し、最終的に、最小値Ｄ０（ｄ）に達する。しかる後、ｄが増大するにつれて、ビーム幅は増大し続ける。光導波路の入射端の径に等しい最小ビーム幅を有する光ビームを生成するように反射体１６Ａを構成し、ビームがそのような最小幅を実現する点と一致するように光導波路の入射端を位置決めすることによって、反射体１６Ａを出射する光線の最大の部分が光導波路の入射端に確実に指向されるようにすることができる。逆に言えば、光導波路の入射端が、ビームがその最小幅を実現する点の左または右に位置決めされた場合には、光線の一部が失われることになる。
【００２３】
前に説明したように、光導波路のＤ：Ｌの比が増大すると、光源から光導波路への平行光の高効率の結合を実現することが次第に困難になる。所与のＤ：Ｌの比を有する光導波路の場合には、本発明は、同一のＤ：Ｌの比を有する光導波路に関して先行技術の反射体によって行うことができる場合に比べて、そのような光導波路への平行光の結合をはるかに高い効率で実現する。
【００２４】
前述の開示を踏まえれば当業者には明白であるように、さまざまな代替例および修整例も、本発明の実現において本発明の精神および範囲を逸脱することなく可能である。たとえば、本発明は「プリズム」光導波路に関して述べてきたが、本発明は入射平行化要件および上述したようなＤ：Ｌの比を有する任意の光導波路にも適用することができることは、当業者は十分に理解されたい。別の例として、出射端環状反射体２８の狭いアパーチャを備えた端部３６は、光導波路２２Ａの入射端と正確に一致する必要はない。場合によっては、端部３６は、光導波路の入射端の内部に短い距離だけ突出していてもよい。この構成は、光導波路がその入射端で完全な円でないことが生じた場合に好都合であり、特許請求の範囲の意味内で、光導波路の入射端の周囲にある（すなわち外周を包囲している）と依然として考えられる。しかし、出射端反射体２８の狭いアパーチャを備えた端部３６と光導波路の入射端との間のギャップが存在してはならない。ギャップによって光の損失を生じるからである。また、本発明が図面に示されている寸法および幾何的な関係に限定されるわけではないことを当業者は理解されたい。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって定義される内容によって構成されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】アーク型メタルハライド電球によって放射される光を光導波路の入射端に反射するために取り付けられた先行技術の放物面コリメータの概略側面図である。
【図２】光導波路の径「Ｄ」が放物面コリメータの外側端部の径より小さい点を除き、図１と類似している。
【図３】本発明によって構成される反射体の概略側面図である。
【図４】光導波路のより長い部分を示している点を除き、図３と類似している。
【図５】好ましい軸外放物面コリメータの幾何的な特徴を示す概略部分断面図である。
【図６】本発明によって構成される反射体の概略側面図であり、放物面コリメータが、光源の中心「Ｃ」から放物面コリメータに直接進む実質的にすべての光線をどのように光導波路に反射するかを示している。
【図７】放物面コリメータは、光源の中心、後方（左）端部、前方（右）端部を通過する光線をどのように反射するかを示す概略側面図である。
【図８】反射体の長手方向軸に沿った距離ｄの関数として反射体の広いアパーチャを備えた端部で生成される出射ビームの幅の変動をグラフによって示している。
【図８】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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