JPH04104201A - 光ビーム照射装置 - Google Patents
光ビーム照射装置Info
- Publication number
- JPH04104201A JPH04104201A JP2223898A JP22389890A JPH04104201A JP H04104201 A JPH04104201 A JP H04104201A JP 2223898 A JP2223898 A JP 2223898A JP 22389890 A JP22389890 A JP 22389890A JP H04104201 A JPH04104201 A JP H04104201A
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- Japan
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- light
- optical fiber
- face
- mirror
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- Laser Beam Processing (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分前〕
本発明は、光源からの光を集光することによって局部照
射を可能にした光ビーム照射装置であって、はんた付は
用の加熱、縮型ポリウレタン線の被膜除去、あるいは樹
脂の加熱加工などに適した光ビーム照射装置に関するも
のである。
射を可能にした光ビーム照射装置であって、はんた付は
用の加熱、縮型ポリウレタン線の被膜除去、あるいは樹
脂の加熱加工などに適した光ビーム照射装置に関するも
のである。
この種の装置として、照射すべき光を発光するランプを
備え、その光を反射鏡を用いて集光した後に光ファイバ
で導いて対象物への局部照射を行うものがある。この従
来ＩＩは光路途中に光ファイバを介在させているので、
発光ランプを固定したまま照射位置を移動させることが
できるという利点を持っている。
備え、その光を反射鏡を用いて集光した後に光ファイバ
で導いて対象物への局部照射を行うものがある。この従
来ＩＩは光路途中に光ファイバを介在させているので、
発光ランプを固定したまま照射位置を移動させることが
できるという利点を持っている。
しかし、逆に、光ファイバを用いているが故に、光パワ
ー密度の不足という問題点も持っている。
ー密度の不足という問題点も持っている。
光パワー密度を十分に得られない理由は次の通りである
。
。
反射鏡を用いて集光した光は、光源自身が理想的な点光
源ではない等の理由で、ある程度の拡がりを持っている
。たとえば、発光ランプに、はんだ付は加熱用としてキ
セノンランプを用いた場合には、最も絞り込んだ位置（
ビームウェスト）でも直径５ ｍｍ程度の広さを持って
いる。したがって、これを損失なく受けるには直径５關
以上の光ファイバ（通常はバンドルファイバ）が必要と
なる。
源ではない等の理由で、ある程度の拡がりを持っている
。たとえば、発光ランプに、はんだ付は加熱用としてキ
セノンランプを用いた場合には、最も絞り込んだ位置（
ビームウェスト）でも直径５ ｍｍ程度の広さを持って
いる。したがって、これを損失なく受けるには直径５關
以上の光ファイバ（通常はバンドルファイバ）が必要と
なる。
なお、反射鏡を用いて集光した光をここでさらにレンズ
等を用いて絞ることも可能であるが、その場合には光パ
ワー密度が高すぎて光ファイバの入射端面を破壊する可
能性があるため、その方法はここでは利用できない。
等を用いて絞ることも可能であるが、その場合には光パ
ワー密度が高すぎて光ファイバの入射端面を破壊する可
能性があるため、その方法はここでは利用できない。
一方、光ファイバの出射端面から出射される光は、所定
の拡がり角を持っている。したがって、そのビーム径を
絞るために光ファイバの出射端面の先にはレンズを用い
た縮小光学系（倍率が１より小さい光学系）が必ず設け
られている。この縮小光学系の倍率は、レンズと先ファ
イバの出射端面との間隔を広げれば広げるほど小さくす
ることができる。しかし、レンズと先ファイバの出射端
面との間隔を広げれば、光ファイバからの出射光は上述
のように拡がり持っているために、レンズがその出射光
を捕らえきれなくなり損失が生じる。
の拡がり角を持っている。したがって、そのビーム径を
絞るために光ファイバの出射端面の先にはレンズを用い
た縮小光学系（倍率が１より小さい光学系）が必ず設け
られている。この縮小光学系の倍率は、レンズと先ファ
イバの出射端面との間隔を広げれば広げるほど小さくす
ることができる。しかし、レンズと先ファイバの出射端
面との間隔を広げれば、光ファイバからの出射光は上述
のように拡がり持っているために、レンズがその出射光
を捕らえきれなくなり損失が生じる。
そこで、この損失が生しないようにするためには、光フ
ァイバの出射端面の面積を小さくして縮小光学系の倍率
をあまり小さくしなくてもよいように、すなわち、先フ
ァイバの出射端面と縮小光学系のレンズとの間をあまり
広げな（でもよいようにしてやることが望ましい。
ァイバの出射端面の面積を小さくして縮小光学系の倍率
をあまり小さくしなくてもよいように、すなわち、先フ
ァイバの出射端面と縮小光学系のレンズとの間をあまり
広げな（でもよいようにしてやることが望ましい。
このように、光ファイバの入射端面ての損失を防止する
ために光ファイバの径を大きくすると、縮小光学系での
倍率を小さくする必要性から出射端面て損失が発生し、
逆に、出射端面ての損失をＵｊ ＋Ｉ−するために先フ
ァイバの径を小さくしてやると入射端面ての損失が発生
する。そのため、結局は十分な光パワー密度を得ること
ができない。
ために光ファイバの径を大きくすると、縮小光学系での
倍率を小さくする必要性から出射端面て損失が発生し、
逆に、出射端面ての損失をＵｊ ＋Ｉ−するために先フ
ァイバの径を小さくしてやると入射端面ての損失が発生
する。そのため、結局は十分な光パワー密度を得ること
ができない。
なお、この問題に対して入射端面での損失を無くすため
に光フアイバ径を大きくすると共に、出射端面の縮小光
学系のレンズ径を大きくして出射端面でのＩｉ失も同時
に無くすことは理論上可能である。しかし、縮小光学系
のレンズ径を大きくしてしまうと、狭い部分に光ファイ
バの先端が入らなくなり、非常に使い勝手の悪いものと
なってしまう。
に光フアイバ径を大きくすると共に、出射端面の縮小光
学系のレンズ径を大きくして出射端面でのＩｉ失も同時
に無くすことは理論上可能である。しかし、縮小光学系
のレンズ径を大きくしてしまうと、狭い部分に光ファイ
バの先端が入らなくなり、非常に使い勝手の悪いものと
なってしまう。
本発明の課題は、このような問題点を解消することにあ
る。
る。
上記課題を解決するために、本発明の光ビーム照射装置
は、光ファイバの出射端に、出射光の拡がり角を小さく
するコーン状ミラーを設け、このコーン状ミラーから出
射された光を縮小光学系で絞るものである。
は、光ファイバの出射端に、出射光の拡がり角を小さく
するコーン状ミラーを設け、このコーン状ミラーから出
射された光を縮小光学系で絞るものである。
コーン状ミラーで光ファイバの出射光の拡がり角が小さ
くなるので、光ファイバの径をある程度人きくしても縮
小光学系は光ファイバの出射光をすべて捕らえて、集束
させることができる。すなわち、縮小光学系は光ファイ
バの出射光を損失無く絞り込むことができる。
くなるので、光ファイバの径をある程度人きくしても縮
小光学系は光ファイバの出射光をすべて捕らえて、集束
させることができる。すなわち、縮小光学系は光ファイ
バの出射光を損失無く絞り込むことができる。
第１図は本発明の一実施例である光ビーム照射装置を示
す構成図である。本実施例の光ビーム照射装置はハンダ
付けのための加熱手段として用いられるものであり、光
蝕として中心波長が８００〜１１０００ｎの光を発する
キセノンランプ１が用いられている。キセノンランプ１
は、その発光点１ａが楕円反射鏡２の第１焦点に位置す
るように配置されている。楕円反射ｖＬ２の反射面は８
００〜１０００ｎｍの光に対して損失の少ない金属、例
えば金によってめっきされている。楕円反射鏡２の第２
焦点には、光ファイバ３の一方の端面が配置されており
、楕円反射鏡２で反射されたキセノンランプ１からの光
は、すべて光ファイバ３のこの端面に入射される。第２
焦点におけるビーム径はおよそ５■■であるが、光ファ
イバ３の径も５１ｍであるので、キセノンランプ１の光
はほとんど損失無く光ファイバ３に入射される。光ファ
イバ３は４００〜５００本程度の光ファイバを束ねたバ
ンドルファイバである。
す構成図である。本実施例の光ビーム照射装置はハンダ
付けのための加熱手段として用いられるものであり、光
蝕として中心波長が８００〜１１０００ｎの光を発する
キセノンランプ１が用いられている。キセノンランプ１
は、その発光点１ａが楕円反射鏡２の第１焦点に位置す
るように配置されている。楕円反射ｖＬ２の反射面は８
００〜１０００ｎｍの光に対して損失の少ない金属、例
えば金によってめっきされている。楕円反射鏡２の第２
焦点には、光ファイバ３の一方の端面が配置されており
、楕円反射鏡２で反射されたキセノンランプ１からの光
は、すべて光ファイバ３のこの端面に入射される。第２
焦点におけるビーム径はおよそ５■■であるが、光ファ
イバ３の径も５１ｍであるので、キセノンランプ１の光
はほとんど損失無く光ファイバ３に入射される。光ファ
イバ３は４００〜５００本程度の光ファイバを束ねたバ
ンドルファイバである。
光ファイバ３の他端（出射端）は被照射体４に対してそ
の位置を自由に移動できるようになっている。光ファイ
バ３のこの出射端にはコーン状ミラー５か取り付けられ
ており、その先には縮小光学系として用いられるレンズ
６がレンズホルダ７に担持されて配置されている。コー
ン状ミラー５は、真鍮を材料とする肉厚の金属バイブで
あり、その内面５ａがコーン形状すなわち円錐台形状に
鏡面仕上げされている。そして、鏡面仕上げされた内面
５ａには楕円反射鏡２と同様に８００〜１０００ｎｍの
光に対して損失の少ない金がめっきされている。なお、
金は酸化されにくいため、酸化による反射率の低下もほ
とんど生じない。コン状ミラー５の鏡面の傾斜角度αは
、約１０度に設定しである。本実施例に用いられている
光ファイバ３の開口数（ＮＡ）は約０．３５であり拡が
り角にして約２０度である。したがって、出射端面３ａ
から最大角度（２０度）で出た光がコーン状ミラー５で
反射した場合には平行光線となり、それより小さい角度
で出射した光がコーン状ミラー５で反射した場合にはむ
しろ集束する角度でレンズ６に入射する。コーン状ミラ
ー５で反射されない光もあるが、これらは、もともと出
射角度が小さいのでそのほとんどはレンズ６に入射する
。
の位置を自由に移動できるようになっている。光ファイ
バ３のこの出射端にはコーン状ミラー５か取り付けられ
ており、その先には縮小光学系として用いられるレンズ
６がレンズホルダ７に担持されて配置されている。コー
ン状ミラー５は、真鍮を材料とする肉厚の金属バイブで
あり、その内面５ａがコーン形状すなわち円錐台形状に
鏡面仕上げされている。そして、鏡面仕上げされた内面
５ａには楕円反射鏡２と同様に８００〜１０００ｎｍの
光に対して損失の少ない金がめっきされている。なお、
金は酸化されにくいため、酸化による反射率の低下もほ
とんど生じない。コン状ミラー５の鏡面の傾斜角度αは
、約１０度に設定しである。本実施例に用いられている
光ファイバ３の開口数（ＮＡ）は約０．３５であり拡が
り角にして約２０度である。したがって、出射端面３ａ
から最大角度（２０度）で出た光がコーン状ミラー５で
反射した場合には平行光線となり、それより小さい角度
で出射した光がコーン状ミラー５で反射した場合にはむ
しろ集束する角度でレンズ６に入射する。コーン状ミラ
ー５で反射されない光もあるが、これらは、もともと出
射角度が小さいのでそのほとんどはレンズ６に入射する
。
コーン状ミラー５で反射される光と反射されずにそのま
ま出射する光の比率は、コーン状ミラー５の長さを変え
ることにより調整することができる。
ま出射する光の比率は、コーン状ミラー５の長さを変え
ることにより調整することができる。
本実施例の光ビーム照射装置はこのように構成されてい
るので、キセノンランプ１から発した光は、光ファイバ
３の入射端面および出射端面のいずれにおいてもほとん
ど損失することなく被照射体４に照射される。光ファイ
バ３の出射端ではコーン状ミラー５でその出射角が実質
的に小さくなるよう変換されるので、ビーム径を小さく
するためにレンズ６を出射端面３ａから離すように調整
しても、はとんどの光をレンズ６に集めることができる
。
るので、キセノンランプ１から発した光は、光ファイバ
３の入射端面および出射端面のいずれにおいてもほとん
ど損失することなく被照射体４に照射される。光ファイ
バ３の出射端ではコーン状ミラー５でその出射角が実質
的に小さくなるよう変換されるので、ビーム径を小さく
するためにレンズ６を出射端面３ａから離すように調整
しても、はとんどの光をレンズ６に集めることができる
。
レンズ６として口径３０關のもの、光ファイバ３として
直径５龍のバンドルファイバを用い、出射光を直径３．
０＋ｎ＋ｓのスポットに絞った場合の光パワー密度を測
定しだところ、コーン状ミラー５を有しない従来装置の
光パワー密度の１．２倍の値を得た。この値は、光ファ
イバ３として直径３ＩＩ１１のバンドルファイバを用い
た従来装置（コーン状ミラーか付加されていない装置）
と比較すると２．５（’２となる。
直径５龍のバンドルファイバを用い、出射光を直径３．
０＋ｎ＋ｓのスポットに絞った場合の光パワー密度を測
定しだところ、コーン状ミラー５を有しない従来装置の
光パワー密度の１．２倍の値を得た。この値は、光ファ
イバ３として直径３ＩＩ１１のバンドルファイバを用い
た従来装置（コーン状ミラーか付加されていない装置）
と比較すると２．５（’２となる。
本実施例では、ハンダ付は用の光源としてキセノンラン
プを用いたが、その他の赤外光源、たとえばハロゲンラ
ンプなどを用いることもてきる。
プを用いたが、その他の赤外光源、たとえばハロゲンラ
ンプなどを用いることもてきる。
また、これらの光源を用いてハンダ付けだけでなく、樹
脂の加熱加工等にも利用できる。さらに、光源に紫外光
源を用いれば、細径ポリウレタン線の被膜除去（この被
膜は紫外線が照射されると剥離しやすくなる）に利用す
ることもできる。
脂の加熱加工等にも利用できる。さらに、光源に紫外光
源を用いれば、細径ポリウレタン線の被膜除去（この被
膜は紫外線が照射されると剥離しやすくなる）に利用す
ることもできる。
また、本実施例では光ファイバ３としてバンドルファイ
バを用いているが、その心数は本発明を何３限定するも
のではなく、単一の光ファイバであってもよい。
バを用いているが、その心数は本発明を何３限定するも
のではなく、単一の光ファイバであってもよい。
以上説明したように、本発明の光ビーム照射装置によれ
ば、光ファイバの出射端面の先に設けられた縮小光学系
のレンズ径を大きくすることなく、そこでの損失をほと
んど排除することができる。
ば、光ファイバの出射端面の先に設けられた縮小光学系
のレンズ径を大きくすることなく、そこでの損失をほと
んど排除することができる。
したがって、先ファイバの入射端面での損失が生じない
ように十分に太い径の先ファイバを用いることによって
、光ファイバの入射端面と出射端面のいずれにおいても
損失を生しさせずに光源からの光を被照射体上に局所的
に集中させることができる。したがって、ビームスポッ
トの光パワー密度を用途に応して十分に高くすることが
できる。
ように十分に太い径の先ファイバを用いることによって
、光ファイバの入射端面と出射端面のいずれにおいても
損失を生しさせずに光源からの光を被照射体上に局所的
に集中させることができる。したがって、ビームスポッ
トの光パワー密度を用途に応して十分に高くすることが
できる。
しかも、光ファイバの先に設けられた縮小光学系の径を
小さく抑えることができるので、狭い場所にもその光（
ビームスポット）を当てることができる。
小さく抑えることができるので、狭い場所にもその光（
ビームスポット）を当てることができる。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図である。
１・・・キセノンランプ、２・・・楕円反射鏡、３・・
・光ファイバ、４・・・被照射体、５・・・コーン状ミ
ラー６・・・レンズ、７・・・レンズホルダ。
・光ファイバ、４・・・被照射体、５・・・コーン状ミ
ラー６・・・レンズ、７・・・レンズホルダ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、発光ランプと、 この発光ランプの光を集光する反射鏡と、 この反射鏡で集光された光を一端から入射して他端から
出射する光ファイバと、 この光ファイバの出射端に設けられ出射光の拡がり角を
小さくするコーン状ミラーと、 このコーン状ミラーから出射された光のビーム径を絞る
縮小光学系とを備えた光ビーム照射装置。 ２、反射鏡が楕円反射鏡であり、発光ランプの発光部が
その第１焦点に配置され、光ファイバの入射端がその第
２焦点に配置されていることを特徴とする請求項１に記
載の光ビーム照射装置。 ３、コーン状ミラーは、発光ランプから放射された光の
中心波長について損失が少ない金属膜が鏡面仕上げされ
た面に施された反射面を有するものであることを特徴と
する請求項１または２に記載の光ビーム照射装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2223898A JP2842676B2 (ja) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | 光ビーム照射装置 |
| DE69110379T DE69110379T2 (de) | 1990-08-24 | 1991-08-14 | Gerät und Verfahren zur Bestrahlung mit Licht. |
| EP91113638A EP0473989B1 (en) | 1990-08-24 | 1991-08-14 | Light beam irradiation apparatus and method |
| US07/746,946 US5228109A (en) | 1990-08-24 | 1991-08-19 | Light beam heating apparatus and method utilizing a fiber optic cable with random fiber array |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2223898A JP2842676B2 (ja) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | 光ビーム照射装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04104201A true JPH04104201A (ja) | 1992-04-06 |
| JP2842676B2 JP2842676B2 (ja) | 1999-01-06 |
Family
ID=16805435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2223898A Expired - Lifetime JP2842676B2 (ja) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | 光ビーム照射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2842676B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0734403U (ja) * | 1993-12-08 | 1995-06-23 | 前田屋外美術株式会社 | 照明装置 |
-
1990
- 1990-08-24 JP JP2223898A patent/JP2842676B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0734403U (ja) * | 1993-12-08 | 1995-06-23 | 前田屋外美術株式会社 | 照明装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2842676B2 (ja) | 1999-01-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
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| R350 | Written notification of registration of transfer |
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