JPH02125212A - 光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分５（ｔ］ この発明は、ファイバスコープの照明やファイババンド
ルを用いた紫外線硬化装置等に好適に用いられる高輝度
の光源装置に関するものである。

［従来の技術］ ファイバスコープの照明やファイババンドルを用いた紫
外線硬化装置等の光源装置として、従来、超高圧水銀灯
やメタルハライドランプ等の高輝度ランプから出射され
た光を反射鏡等の集光光学系により集光した後、ファイ
バスコープやファイババンドル等の導波路内に導波する
光源装置が広く利用されている。

第３図および第４図はいずれら従来の光源装置の一例を
示したものであり、光源ランプ１と集光光学系２とから
なるしのである。光源ランプ１はハ〔１ゲンランブ、キ
セノンランプ、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ等
の高輝度の光を出射するランプからなる。集光光学系２
は屈折、反射および干渉等の光学的手法により、上記光
源ランプｌより出射された光を一方向に集光すると共に
焦点３に結像させるしのであって、第３図に示した光源
装置にあっては反射鏡４と２枚の集光レンズ５．５と透
過式カントフィルタ６と光量調整絞り７とからなり、第
４図に示した光源装置にあっては楕円鏡８と反射式カッ
トフィルタ９と光量調整絞り７とからなる。

第３図に示した光源装置では、光源ランプ１から出射さ
れた光は、光源ランプ１から所定間隔で設けられた反射
鏡４によって一方向へ反射されるようになっている。こ
の光が反射される方向には、光源ランプ１を挾んで反射
鏡２と対峙するように２枚の集光レンズ５．５が設けら
れていると共に、これら２枚の集光レンズ５．５間には
透過式カットフィルタ６が設けられている。上記反射鏡
４によって反射された光は、集光レンズ５によってコリ
メート光に変換され、透過式カットフィルタ４により所
望波長帯の光のみが透過光として分離された後、集光レ
ンズ５によって焦点３に結像されるようになっている。

そして集光レンズ５の焦点６には、ファイババンドルや
ファイバスコープ等の導波路ＩＯの入射端１０ａが位置
されており、光源装置で出射され、集光光学系２によっ
て集光された光を受光できろようになっている。また集
光レンズ５とその焦点３との間には、光量調節校り７が
設けられており、これによりファイババンドルやファイ
パスフープ等の導波路ｌＯの入射端１０ａに入射される
光量が調節できるようになっている。

また第４図に示した光源装置の集光光学系２は、光源ラ
ンプｌを囲むように設けられた楕円鏡８と、この楕円鏡
８と対峙するように設けられた反射式カットフィルタ９
と、光量調整絞り７とからなっている。このような集光
光学系２を有する光源装置にあっては、光源ランプｌで
出射された光は、楕円鏡８で一方向へ反射されたのち、
光源ランプＩに対しである一定の角度を保つように設け
られた反射式カットフィルタ９で所望の波長帯の光のみ
か反射されると川に焦点３で結像され、ファイババンド
ルやファイバスコープ等の導波路ｔｏの入射端１０ａで
受光されろようになっている。

［発明が解決しようとケる課Ｍ］ ところが第３図および第４図に示しｊコ従来の光源装置
の焦点３に設けられた導波路１０の入射端１０ａでの光
のエネルギー密度は、第５図に示したように導波路１０
の中心の一点にのみ集中し、中心から離れるにつれ急激
に低下する分布を示す。

このようなエネルギー密度分布の光を導波路１０内に入
射すると、導波路１０の中心では非常に高温になり、導
波路１０が例えばファイババンドルである場合には、フ
ァイババンドルの各ファイバを接着している接行剤やフ
ァイバ自体が溶融されるという不都合があった。

このような不都合に対して、従来の光源装置では、焦点
３が導波路１０の入射端１０ａ上で結像しないように、
導波路ＩＯの入射端１０ａの位置を１１１点３よりら集
光レンズ５側に近付けて配したり、すら仕るなどして入
射光の結像径を大きくし、導波路１０に入射される光の
エネルギー密度を■下させることが試みられている。と
ころが、このよ−）に入射光の結像径を大きくすると、
導波路ｌＯ内に導波されろ光量が減少し、光源装置から
出射ケる光の入射効率が低下するという不都合が生じる
ので、従来の光源装置では十分な輝度を有し、か−ノ導
波路ｌＯを劣化さ仕ないような光を得ることができなか
った。

この発明は、お記課題を解決するためになされたしので
あって、導波路ｌＯを劣化させない程度の高輝度でかつ
導波路ｌＯの全面に亙って均一な輝度の光を出射できる
ような光源装置を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ この発明は、光源ランプから出射された光を光学的手法
により焦点に集光する集光光学系を何する光源装置にお
いて、上記集光光学系の焦点に誘電体ロッドを配したこ
とを解決手段とした。

［作用　］ 焦点に誘電体ロッドを配したので、光源から出射され集
光された光を、導波路の径方向で均一にすることができ
る。

［実施例］ 以下、この発明の詳細な説明する。

第１図はこの発明の光源装置の一実施例を示したもので
あり、図中の各符号は第３図および第４図に示したもの
と同様のものを示す。第１図に示した光源装置が第４図
に示したものと異なるところは、集光光学系２の焦点３
に誘電体ロッド１１を配し、焦点３で結像した光を誘電
体１１で均一化したのち、導波路１０内ｌ＼人射させる
ようにしたところである。誘電体ロッド１１は石英ガラ
ス、フッ化リチウム、フッ化カルシウム、サファイヤ等
の誘電体からなるもので、光の波長によってそれぞれ選
択することができ、紫外光用としてはふり化リチウム、
ぶつ化カルシウム等、赤外光用としてはサファイア等、
可視光用としては光学ガラス等のロッドを用いることが
できる。誘電体ロッドＩＩのロッド径は導波路ｌＯの入
射端１０ａの径と等しく、その長さＱは下記（１）式で
求めることができる。

Ｑ≧ｄｎ／　２　ｔａｎ（ｓｉｎ−’　Ｎ　Ａ　）・・
（１）（但し、ｎ：誘電体ロッドの屈折率、 ｄ：誘電体ロッドの直径、 ＮＡ：導波路の開口数である。） 上記（１）式で示されるように誘電体ロッド１１の長さ
Ｑを限定４−ろと、誘電体ロッド１１に入射した光のう
ち、導波路１０の開口数ＮＡに相当する光が、誘電体ロ
ッド２内でそれぞれ屈折されつつ伝送されるので導波路
１０の径方向で均一化することができ、誘電体ロッド１
１の出射端、すなわち導波路ＩＯの入射端１０ａでの光
のエネルギー密度は第２図に示したような均一な分布を
示ずしのとなる。

また誘電体ロッド１１として石英ガラスロッドを用いた
可視光用の光源装置では、石英ガラスロッド内に含有さ
れるＯＨ基が長波長の赤外光を吸収するので、赤外光に
よる導波路ｌＯの損傷を防止することができる。すなわ
ちその内部にＯＨ基を多量に含有Ｖる石英ガラスロッド
は、ＯＩ−１基を少量しか含有しない石英ガラスロッド
に比へて、長波長の光を透過しにくくなるので、可視光
中に含有される赤外光を効率良く除去することができる
。

これを確認するためにＯＨ基を多量に含有ずろ石英ガラ
スと、ＯＨ基を少量臼Ｈする石英ガラスとをそれぞれ直
径８　ｌｌ１ｍ、長さｌ０ｃｍのロッドとした時の各波
長での透過率特性を調べ、これらを第６図に示した。第
６図中、実線は０！４基を多量に含有する゛石英ガラス
よりなる誘電体ロッド１１の各波長での透過率特性を示
し、点線は０■基を殆ど含有しない石英ガラスよりなる
誘電体ロッド１１の透過率特性を示す。第６図よりその
内部にＯＬ１基を多量に含有する石英ロッドでは、波長
２．５μｍ以上の光を殆ど透過することがないことを確
認できた。

このように集光光学系２の焦点３に誘電体ロット１１を
配すると、誘電体ロッド１１の出射端で光のエネルギー
密度を均一にすることができ、導波路１０内へ入射する
光の強度が均一化されるので、均一な輝度を有する像を
得ることができると共に、導波路ＩＯの中心のみに光エ
ネルギーが集中することがなくなるので、導波路ＩＯが
損傷を受けろことがなくなる。

また誘電体ロッド１１により導波路１０内に入射される
光は全体に均一化されたものであるので、入射される光
量を増加させることが可能となり、光源ランプｌから出
射された光の導波路１０への入射効率を向上させること
ができる。

さらに可視光用の光源装置において誘電体ロッド１１と
してＯＨ基を多量に含有する石英ガラスロッドを用いる
と、誘電体ロッド２内で赤外光を効率良く吸収すること
ができるので、導波路１０の入射端面１０ａの劣化を防
止できる。

また第１図に示した光源装置では、楕円鏡８と反射式カ
ットフィルタ９と光ｆｆ１ｌ整校り７とからなる集光光
学系２を用いたが、この発明の光源装置で用いられる集
光光学系２は、光源ランプ１より出射された光を屈折、
反射、モ渉等の光学的手法により焦点に集光するもので
あれば特に限定される乙のではなく、この他にし例えば
第３図に示したように反ｑ、を鏡４と２枚の集光レンズ
５．５と透過式カットフィルタ６と先ｆｆ１Ｊ４整絞り
７とからなるもの等を使用することができる。

［発明の効果コ 以−ヒ説明したように、この発明の光源装置は、光源ラ
ンプから出射された光を光学的手法により焦点に集光す
る集光光学系を何する光源装置において、上記集光光学
系の焦点に誘電体ロッドを配したものであるので、導波
路入射端の一点のみに光エネルギーが集中することがな
くなるので、導波路の入射端面が高エネルギー密度の光
によって破損されることがなくなる。また誘電体ロッド
を配したことにより、導波路の入射端全面に亙って均−
な光を入射させることができる。よって導波路内に入射
させろ光重を増加さけることができるようになり、高輝
度の安定した光を得ることができろと共に、光源ランプ
からの入射効率を向上させることができる。

また可視光を出９，１する光源装置にあっては、誘電体
ロットとして、その内部に０１−１基を多重に含イ了す
る石英ガラスロッドを用いろと、不要な赤外光を石英ガ
ラスロッド中のＯＨＩ＆により吸収除去−４°ることか
でざるので、赤外光による導波路端面の損傷を防＋）−
オろことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の光源装置の一実施例を示した概略構
成図、第２図は第１図に示した光源装置の焦点での導波
路の径方向に沿った光のエネルギー密度の分布を示した
グラフ、第３図および第４図はいずれら従来の光源装置
の一例を示した概略構成図、第５図は第３図および第４
図に示した光源装置の焦点での導波路の径方向に沿った
光のエネルギー密度の分布を示したグラフ、第６図は石
英ガラスロッ ド中のＯＨ基含有俄の違いによる透 過率特性を示したグラフである。 光源ランプ、 ２・・・集光光学系、 誘電体口 ド。 出頗人 藤倉電線株式会社 ゴ；１図 第２図 ４、入路 ｆＡ＋ 二５３図 す 縛、沃ＴＬ８ −ｉイ王

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光源ランプから出射された光を光学的手法により焦点に
   集光する集光光学系を有する光源装置において、上記集
   光光学系の焦点に誘電体ロッドを配したことを特徴とす
   る光源装置