(57)【要約】【課題】ライトガイドの劣化を防ぎつつ、光量を均一化することができる光ファイバ照明装置を提供する。【解決手段】本発明の光ファイバ照明装置１は、光源５１と、光源５１から出射された光が入射されるライトガイド部３０と、ライトガイド部３０を通った光が出射される出射部４０と、光源５１とライトガイド部３０との間に着脱可能に配置された導光体ロッド２１とを備えることを特徴とする。【選択図】図１
2013214410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から出射された光が入射されるライトガイド部と、
前記ライトガイド部を通った光が出射される出射部と、
前記光源と前記ライトガイド部との間に着脱可能に配置された導光体ロッドと、
を備えることを特徴とする光ファイバ照明装置。
【請求項２】
前記導光体ロッドの形状は、円柱状、多角柱状、円錐台状、多角錐台状のいずれかであ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】
前記導光体ロッドは、アクリル樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ照明装置。
【請求項４】
前記光源、前記導光体ロッド、および前記ライトガイド部が、同一の筐体に収容されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項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照明装置、より詳しくは、製品検査等に好適に用いられる光ファイバ照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ハロゲンランプやメタルハライドランプ等を用いた光源とライトガイドとしての光ファイバとを組合せた検査用の光ファイバ照明装置が知られている。
このうち、プラスチック製の光ファイバをライトガイドとして用いる光ファイバ照明装置においては、図５に示すように、光源１２０と光ファイバ１５１との間に近赤外線カットフィルタや紫外線カットフィルタ等のフィルタ１２１を配置し、プラスチック光ファイバが劣化するような波長の光をカットするような対策が取られるのが一般的である。
また、光源による光ファイバの熱負荷を軽減するために、ライトガイド端面に透明のテーパロッドを密接させることも提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、光ファイバ照明装置のうち、ライン状の照明光を照射するライン照明においては、光源装置（ランプ出力及び放射パターン）により照明光の輝度や均一性が決定されると言ってよい。ランプの光量斑を改善する方法としては、光ファイバ束をランダムにミキシングしながら集束して光量斑を平滑化する手法が一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−９０９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の劣化の問題においては、近年の光源の光量増加に伴い、紫外域、近赤外域の光をカットするだけではプラスチック光ファイバの劣化対策としては不十分なことがわかってきている。
また、上述の光量斑を平滑化する手法は、光ファイバ束の製作に時間がかかるため、製造コスト上昇の一因となるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ライトガイドの劣化を防ぎつつ、光量を均一化することができる光ファイバ照明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】
【０００７】
本発明の光ファイバ照明装置は、光源と、前記光源から出射された光が入射されるライトガイド部と、前記ライトガイド部を通った光が出射される出射部と、前記光源と前記ライトガイド部との間に着脱可能に配置された導光体ロッドとを備えることを特徴とする。
【０００８】
前記導光体ロッドの形状は、円柱状、多角柱状、円錐台状、多角錐台状のいずれかであってもよい。
また、前記導光体ロッドは、アクリル樹脂で形成されてもよい。
【０００９】
また、本発明の光ファイバ照明装置においては、前記光源、前記導光体ロッド、および前記ライトガイド部が同一の筐体に収容されてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の光ファイバ照明装置によれば、ライトガイドの劣化を防ぎつつ、光量を均一化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第一実施形態に係る光ファイバ照明装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第二実施形態に係る光ファイバ照明装置の構成を示す模式図である。
【図３】本発明の光ファイバ照明装置および従来の光ファイバ照明装置の光量斑を示すグラフである。
【図４】各種光源および導光体ロッドを用いた信頼性評価試験の結果を示すグラフである。
【図５】従来の光ファイバ照明装置の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の第一実施形態について、図１を参照して説明する。
図１は、本実施形態の光ファイバ照明装置（以下、単に「照明装置」と称する。）１の構成を示す模式図である。照明装置１は、光源を有する光源装置５０と、光源装置５０に接続されるライトガイド部３０と、ライトガイド部３０と接続されて照明光を出射する出射部４０と、を備えている。
【００１３】
光源装置５０は、光源５１と、光源５１を収容する筐体５３とを備えている。
光源５０としては、公知のハロゲンランプ、メタルハライドランプ等を用いることができるが、消費電流が少なく、長寿命、かつ冷光源であるという観点からは、白色ＬＥＤランプがより好適である。
筐体５３は、箱状に形成されており、ライトガイド部３０の入射端側が接続される穴を有する。
【００１４】
ライトガイド部３０は、ライトガイドとして機能する多数の光ファイバを有する。光ファイバとしては、公知の有機系または無機系の光ファイバを用いることができる。光ファイバは、断面が円形（略円形を含む。）となるように束ねられ、外周面が可撓性を有するチューブ３１で被覆されている。ライトガイド部３０の入射端側には、光源装置５０の筐体５３に接続されるための口金３２が取り付けられており、出射端側は出射部４０に接続されている。
【００１５】
出射部４０は、光ファイバの出射端を保持するライン口金４１と、光ファイバの出射端側を収容する箱体４２とを備えている。ライトガイド部３０を構成する光ファイバの出射端側は、束ねられた状態からライン状に配列し直され、出射端がライン口金４１に挿入されて、所定のライン状に配列された状態が保持されている。ライン状配列の具体的な態様は、照明装置の用途や設計等により適宜設定することができ、一列に限られず、一列が二段以上積み重ねられた複数段配列とされてもよい。
箱体４２は、ライン口金４１に接続されて光ファイバの出射端側の一定範囲を収容し、保護する。保護性能や装置への取り付けやすさを考慮すると、箱体４２の材料としては軽量で剛性の高いアルミニウムが好適である。
【００１６】
ライトガイド部３０の口金３２が光源装置５０の筐体５３に接続されることにより、束ねられた光ファイバの入射端面は、光源５１の光が入射可能な位置に位置決めされる。
光源５１とライトガイド部３０との間には、円柱状の導光体ロッド２１が、自身の軸線方向と光の入射方向とが略平行となるように配置されている。導光体ロッド２１は、透明な材料で形成されており、ライトガイド部３０の光ファイバと同程度の屈折率を有する。したがって、導光体ロッド２１は光ファイバのコア材と同一の材料、例えばアクリル樹脂等で形成されるのが好ましい。
導光体ロッド２１の形状は、円柱には限られず、多角柱状でもよい。また、光源５１が小さい等の場合は、光源側の端部に近づくにつれて断面形状が徐々に小さくなる円錐台状あるいは多角錐台状であってもよい。断面形状を多角形とする場合は、四角形、六角形、および八角形のいずれかとされると、光源の光を効率よく取り込むことができ、好ましい。導光体ロッド２１の長さは、Ｌ／Ｄ比（軸線方向の寸法と軸線に直交する方向の最大寸法との比）が１以上１０以下とされるのが好ましい。Ｌ／Ｄ比が１０を超えると、導光体ロッド内における光の反射回数が多くなり、光量ロスが増える。
導光体ロッド２１は、筐体５３内に設けられたホルダ２２に支持されることにより、光源５１および光ファイバの入射端面に対して光軸ずれを起こさないように位置決めされる。また、導光体ロッド２１は、ホルダ２２に対して容易に着脱可能であり、新しいものに交換することができる。
【００１７】
上記のように構成された照明装置１の使用時の動作について説明する。
光源５１から出射された光は、導光体ロッド２１に入射し、導光体ロッド２１内で反射を繰り返しながら光量斑の抑制された均一な光となってライトガイド部３０の光ファイバの入射端面に入射する。入射した光は、ライトガイド部３０を通って出射部４０に進み、ライン口金４１に支持された光ファイバの出射端から均一な照明光が出射される。
【００１８】
一般に、光ファイバ照明装置では、使用時間が長くなるとライトガイドとして使用される光ファイバの劣化が起こる。近年、この劣化を引き起こすのは紫外域や近赤外域の光だけではなく、可視光領域の一部（特に短波長側４５０ナノメートル（ｎｍ）以下）の光によっても生じることがわかってきた。
照明装置１においては、光源から出射される可視光に含まれる上述の光は、もっぱら導光体ロッド２１に吸収され、ライトガイド部３０の光ファイバにはほとんど影響しない。照明装置１の長時間使用により、導光体ロッド２１は、可視光領域の一部による劣化を生じるが、その際は、導光体ロッド２１をホルダ２２から取り外し、新しい導光体ロッド２１に交換することで、容易に照明装置としての性能を回復することができる。
【００１９】
以上説明したように、本実施形態の照明装置１によれば、光源５１とライトガイド部３０との間に導光体ロッド２１が配置されているため、光源５１の光が均一な光となってライトガイド部３０に入射され、出射部から照明光として出射される。したがって、光ファイバ束のミキシング等を必要とせずに、容易に均一な照明光を得ることができる。
【００２０】
また、光ファイバを劣化させる可視光が導光体ロッド２１に好適に吸収されるため、光ファイバが当該可視光による劣化を生じにくく、光ファイバの寿命を延長して長期間好適に使用することができる。
【００２１】
さらに、光ファイバを劣化させる可視光をロングパスフィルタ等でカットするのに比べて、照明の色目が変化しにくく、自然な色目の照明光としつつ、光ファイバの劣化を防ぐことができる。
【００２２】
また、導光体ロッド２１は、ホルダ２２に着脱可能に取り付けられているため、劣化した導光体ロッドを容易に新しいものに交換し、照明装置１の性能を回復するとともに、常に光ファイバが劣化しにくい状態を保つことができる。
【００２３】
本発明の第二実施形態について、図２を参照して説明する。本実施形態の照明装置１０１と、第一実施形態の照明装置１との異なるところは、光源とライトガイド部が同一の筐体に収容されている点である。
なお、以降の説明において、すでに説明したものと共通する構成については、それぞれ同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００２４】
図２は、照明装置１０１の構成を示す模式図である。光源５１およびライトガイド部３０は、共通の筐体１０２に収容されており、筐体１０２の一端にライン口金４１が取り付けられて出射部４０が形成されている。ライトガイド部３０は、第一実施形態と同様に多数の光ファイバを備えているが、筐体１０２内に収容できるよう、束ねられた部分が短く形成されている。また、ライトガイド部３０は、筐体１０２により保護されるため、チューブ等で被覆されても被覆されなくてもいずれでもよい。
【００２５】
本実施形態の導光体ロッド２６は円錐台状に形成されており、ホルダ２７も導光体ロッド２７の外周面に合わせた形状とされている。
【００２６】
筐体１０２には、ケーブル１１０を介して制御ボックス１１１が接続されている。制御ボックス１１１は、マイコンやプログラム等からなる制御部（不図示）と、電源とを備えており、光源５１のオンオフおよび光量調整や筐体１０２に設けられた冷却ファン１０３の電気的コントロール等が制御部によって行われる。
【００２７】
照明装置１０１においては、光源５１、導光体ロッド２６、およびライトガイド部３０の組が２組筐体１０２内に収容されているが、この数に特に制限はなく、１組でも、３組以上でもよい。収容する数は、出射部４０のサイズ等に応じて適宜決定されてよい。
【００２８】
本実施形態の照明装置１０１においても、導光体ロッド２６が着脱可能に配置されているため、第一実施形態の照明装置１と同様の効果を奏する。
また、ライトガイド部３０が筐体１０２内に収容されているため、ライトガイド部の光ファイバが摩擦により擦れる劣化が好適に防止される。その結果、可動する部分にも好適に使用することができる。
【００２９】
本実施形態においては、光源とライトガイド部が同一の筐体に収容されるため、光源の熱による悪影響を防ぐ観点からは、発熱の少ない白色ＬＥＤランプが光源としてより適している。
また、制御ボックスは必ずしも電源を備える必要はない。
【００３０】
次に、本発明の照明装置について、実施例を用いてさらに詳細に説明する。
（実施例１）
実施例１は、第一実施形態の照明装置１の実施例である。
直径φ０．５ｍｍの光ファイバ（材質  アクリル樹脂（ＰＭＭＡ））をライン状に整列した幅３００ｍｍの光ファイバシートを２枚用意した。
次いで、外形３５０ｍｍ×２０ｍｍ、厚さ５ｍｍのアルミ製のライン口金を用意し、重ねた光ファイバシートの出射端側をライン口金でサンドイッチするように接着剤で固定したあと、耐水ペーパーを用いて出射端の光学研磨を行い端面を仕上げた。
次いで、ライン口金に接着された光ファイバシートの出射端側をアルミ製の箱体へ収納した。
箱体から出た光ファイバを束ねた後、熱融着により光ファイバ同士を強固に固着し、フレキシブルチューブ（材質  ステンレス鋼（ＳＵＳ））に通して、入射端部に口金を接着固定した。その後、耐水ペーパーを用いて入射端面の光学研磨仕上げを行い、出射部およびライトガイド部を製作した。
光源としては、シチズン電子製の白色ＬＥＤランプを用い、導光体ロッドとして、入射側端面が一辺１５ｍｍの正方形、出射側端面が一辺２１ｍｍの正方形、軸線方向寸法４５ｍｍの四角錐台状のアクリル樹脂製のものを使用して照明装置を作製した。
【００３１】
実施例１の照明装置を用いて、従来の光ファイバ照明装置との比較検討を行った。従来装置としては、ハロゲンランプを光源とし、ライン幅３００ｍｍのライン型ライトガイド（光ファイバの材質  ＰＭＭＡ）を接続したものを用いた。光源とライトガイドとの間には、導光体ロッドを配置しなかった。
（平均光量および光量斑の検討）
各装置の照明光出射端面から１０ｍｍ離れたところにφ１ｍｍの受光計を置き、ライン状配列された出射端面の厚み方向中央部を長手方向の右端から左端へスキャンするようにして照度を測定した。
測定結果は図３に示す通りであった。測定結果における光量の最大値（ＭＡＸ）および最小値（ＭＩＮ）を用いて、平均光量と、（ＭＡＸ−ＭＩＮ）／（ＭＡＸ＋ＭＩＮ）×１００％の式で表される光量斑を算出した。結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
2013214410.tif 000003
┌─────────┬──────┬─────┬──────┬─────┐
項目                MAX  (lx)    MIN  (lx)   平均光量(lx)  光量斑(%)   │
├─────────┼──────┼─────┼──────┼─────┤
従来装置           │      5899  │    4845  │      5037  │    15.2  │
├─────────┼──────┼─────┼──────┼─────┤
本発明の照明装置   │      5844  │    5367  │      5644  │     4.3  │
└─────────┴──────┴─────┴──────┴─────┘
【００３３】
表１に示すように、本発明の照明装置により、従来装置より明るく均一性の高い照明光を得ることができた。
【００３４】
（導光体ロッドの有無と光ファイバの劣化についての検討）
実施例１とほぼ同一構成の照明装置を用いた別検討として、温度４０℃、湿度８０％の環境下で光源を連続点灯し、出射光量を継続測定して、導光体ロッドの有無による光ファイバの劣化について検討した。
光源として、シチズン電子製の白色ＬＥＤランプとメタルハライドランプとの２種類を用意し、それぞれ光源とライトガイド部との間に導光体ロッドを配置したものとしないものを準備し、計４パターンの検討を行った。結果を図４に示す。
【００３５】
図４に示すように、導光体ロッドのないパターンでは、４０００〜６０００時間点灯後に光量が低下し始め、光ファイバが劣化し始めたと推測された。これに対し、導光体ロッドが配置されたパターンでは、１００００時間点灯後もほとんど光量に変化はなく、光ファイバの劣化が抑制されたことが確認された。
【００３６】
（実施例２）
実施例２は、第二実施形態の照明装置１０１の実施例である。
直径φ０．５ｍｍの光ファイバ（材質  ＰＭＭＡ）をライン状に整列した幅６００ｍｍの光ファイバシートを２枚用意した。
次いで、外形６５０ｍｍ×２０ｍｍ、厚さ５ｍｍのアルミ製のライン口金を用意し、重ねた光ファイバシートの出射端側をライン口金でサンドイッチするように接着剤で固定したあと、耐水ペーパーを用いて出射端の光学研磨を行い端面を仕上げた。
次いで、ライン口金に接着された光ファイバシートを幅方向中央で２つに分け、それぞれを束ねた後、熱融着により光ファイバ同士を強固に固着し、各束の入射端部に口金を接着固定した。その後、耐水ペーパーを用いて入射端面の光学研磨仕上げを行い、出射部およびライトガイド部を製作した。
光源および導光体ロッドは実施例１と同様のものを使用した。光源、導光体ロッド、ライトガイド部、および冷却ファンを一体型ボックスに収容し、ライン口金を一体型ボックスに固定した。最後にケーブルを用いて制御ボックスを一体型ボックスに接続し、照明装置を作製した。
この照明装置は、ライトガイド部が一体型ボックスに収容されているため、従来の光ファイバが苦手とする可動部付近にも容易に設置することができた。
【００３７】
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において各構成要素に種々の変更を加えたり、削除したりすることが可能である。
【００３８】
例えば、光源とライトガイド部との間に紫外域や近赤外域のカットフィルタを配置し、さらに光ファイバが劣化されにくい構成としてもよい。
【００３９】
また、導光体ロッドを着脱可能に保持する機構は、上述のホルダには限られず、光軸ずれを起こさずに保持できるものであれば、公知の各種機構が用いられてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１、１０１  光ファイバ照明装置
２１、２６  導光体ロッド
３０  ライトガイド部
４０  出射部
５１  光源
１０２  筐体
【図１】
2013214410.tif 000004
【図２】
2013214410.tif 000005
【図３】
2013214410.tif 000006
【図４】
2013214410.tif 000007
【図５】
2013214410.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成24年7月23日(2012.7.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
【表１】
2013214410.tif 000009