JPH04105784A - 光ビーム照射装置 - Google Patents
光ビーム照射装置Info
- Publication number
- JPH04105784A JPH04105784A JP2223899A JP22389990A JPH04105784A JP H04105784 A JPH04105784 A JP H04105784A JP 2223899 A JP2223899 A JP 2223899A JP 22389990 A JP22389990 A JP 22389990A JP H04105784 A JPH04105784 A JP H04105784A
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- JP
- Japan
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- light
- optical fiber
- light beam
- reflecting mirror
- intensity distribution
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- Pending
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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (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】
〔産業上の利用分野〕
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、特に、はんだ付は用
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、特に、はんだ付は用
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、光源である発光ランプからの光を
反射鏡で集光し、この光を直接に、あるいは光ファイバ
を介して対象物への局部照射を行うものが知られている
。
反射鏡で集光し、この光を直接に、あるいは光ファイバ
を介して対象物への局部照射を行うものが知られている
。
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關程度の広さを持っている
。しかも、ビームウェストにおける光の強度分布は均一
でなく、中心部の強度がむしろ低くなっている。これは
、反射鏡で反射された光のうち、ビームウェストの中心
部に到達すべき光の多くが、発光ランプ自身によって遮
られてしまうからである。
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關程度の広さを持っている
。しかも、ビームウェストにおける光の強度分布は均一
でなく、中心部の強度がむしろ低くなっている。これは
、反射鏡で反射された光のうち、ビームウェストの中心
部に到達すべき光の多くが、発光ランプ自身によって遮
られてしまうからである。
このような強度分布を持つ光を用いて、はんだ付は加熱
を行うと、ビーム照射領域（ビームスポット）のはんた
が均一に溶解せず、仕上がりにむらか生じ易い。むらが
生じないようにするためには、必要以上にビームの照射
を行わなければならず、時間的にもエネルギ的にもロス
か生しる。
を行うと、ビーム照射領域（ビームスポット）のはんた
が均一に溶解せず、仕上がりにむらか生じ易い。むらが
生じないようにするためには、必要以上にビームの照射
を行わなければならず、時間的にもエネルギ的にもロス
か生しる。
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、反射鏡で集光された発光ランプの光を被照射体まで
導くための光ファイバを備え、その光ファイバが、複数
の光ファイバ素線を束ねたバンドルファイバであって、
これらの光ファイバ素線の出射端における相対位置が入
射端における相対位置に対してランダムに配置されてい
るものである。
は、反射鏡で集光された発光ランプの光を被照射体まで
導くための光ファイバを備え、その光ファイバが、複数
の光ファイバ素線を束ねたバンドルファイバであって、
これらの光ファイバ素線の出射端における相対位置が入
射端における相対位置に対してランダムに配置されてい
るものである。
〔作用〕
光ファイバの入射端に集光された光の強度分布がランダ
マイズされて出射端から出射される。したかって、光フ
ァイバへの入射光の強度分布に偏りかあったとしても、
光ファイバからの出射光の強度分布はほぼ一様となる。
マイズされて出射端から出射される。したかって、光フ
ァイバへの入射光の強度分布に偏りかあったとしても、
光ファイバからの出射光の強度分布はほぼ一様となる。
第２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
付けのだめの加熱手段として用いられるものであり、光
源として中心波長が８００〜１１０００ｎの光を発する
キセノンランプ１か用いられている。キセノンランプ１
は、その発光点１ａか楕円反射鏡２の第１焦点に位置す
るように配置されている。楕円反射鏡２の反射面は８０
０〜１１０００ｎ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
、はとんど光ファイバ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５ＩＩＩ１１であるが、
光ファイバ３の径も５ ｍｍ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
。
す構成図である。本実施例の光ビーム照射装置はハンダ
付けのだめの加熱手段として用いられるものであり、光
源として中心波長が８００〜１１０００ｎの光を発する
キセノンランプ１か用いられている。キセノンランプ１
は、その発光点１ａか楕円反射鏡２の第１焦点に位置す
るように配置されている。楕円反射鏡２の反射面は８０
０〜１１０００ｎ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
、はとんど光ファイバ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５ＩＩＩ１１であるが、
光ファイバ３の径も５ ｍｍ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
。
先ファイバ３は、４００〜５００本程度の光ファイバ素
線を、一端における相対位置が他端における相対位置に
対してランダムに配置されるように束ねたバンドルファ
イバである。第１図はこの光ファイバ３の光ファイバ素
線の束ね方を示す概念図である。たとえば、入射端面１
１においてその周辺部に一列に配列されている符号ａ
−ｉで示す各光ファイバ素線は、出射端面１２では図示
のようにランダムに分散している。同様に、その他の全
ての光ファイバ素線も、その入射端面と出射端面におけ
る相対位置関係がランダマイズされている。ちなみに、
−船釣なバンドルファイバは第３図に示すように、両端
面での光ファイバ素線の相対位置は変わらない。すなわ
ち、図示のような方向からみると、常に鏡面対称になる
。
線を、一端における相対位置が他端における相対位置に
対してランダムに配置されるように束ねたバンドルファ
イバである。第１図はこの光ファイバ３の光ファイバ素
線の束ね方を示す概念図である。たとえば、入射端面１
１においてその周辺部に一列に配列されている符号ａ
−ｉで示す各光ファイバ素線は、出射端面１２では図示
のようにランダムに分散している。同様に、その他の全
ての光ファイバ素線も、その入射端面と出射端面におけ
る相対位置関係がランダマイズされている。ちなみに、
−船釣なバンドルファイバは第３図に示すように、両端
面での光ファイバ素線の相対位置は変わらない。すなわ
ち、図示のような方向からみると、常に鏡面対称になる
。
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、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。
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、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。
つぎに、本実施例の動作を説明する。第４図は楕円反射
鏡２て集光される光の様子を示す図である。この図から
判るように、楕円反射鏡゛２て反射した光は、第２焦点
において一旦絞り込まれた後にその直進性から再び発散
する。そして、ランプの発光点が理想的な点光源でなく
、有限な大きさを持つ等の理由により、第２焦点におい
ても、ある程度の拡がりＷを持っていることから、その
部分はビームウェストと呼ばれている。一方、このビー
ムウェストにおける光強度分布は、第５図に示すような
偏りをもっている。すなわち、ビームウェストの中心Ｓ
の光強度は、その周囲の光強度に比べて低くなっている
。これは、キセノンランプ１の発光点１ａから出た光の
うち、第２図の光路９で示すようにキセノンランプ１自
身によって遮られる光が存在するためである。
鏡２て集光される光の様子を示す図である。この図から
判るように、楕円反射鏡゛２て反射した光は、第２焦点
において一旦絞り込まれた後にその直進性から再び発散
する。そして、ランプの発光点が理想的な点光源でなく
、有限な大きさを持つ等の理由により、第２焦点におい
ても、ある程度の拡がりＷを持っていることから、その
部分はビームウェストと呼ばれている。一方、このビー
ムウェストにおける光強度分布は、第５図に示すような
偏りをもっている。すなわち、ビームウェストの中心Ｓ
の光強度は、その周囲の光強度に比べて低くなっている
。これは、キセノンランプ１の発光点１ａから出た光の
うち、第２図の光路９で示すようにキセノンランプ１自
身によって遮られる光が存在するためである。
光ファイバ３の入射端面（第５図において、その直径が
符号りで示されている）に入射される光はこのような偏
った光強度分布を持っているが、光ファイバ３を構成し
ている光ファイバ素線の入射端面と出射端面における相
対位置が上述したようにランダマイズされているので、
出射端面から出射される光は、入射光の平均強度ＰＩ１
１を中心としてランダムに分散した光となり、その光強
度分布を出射端面上でマクロ的に見ると偏りの無いほぼ
−様なものとなる。したかって、この光をレンズ６で集
光した被照射体４上のビームスポットにおいてもその光
強度分布が−様となる。そのため、ビームスポット領域
内でハンダが均一に溶解し、仕上がりにむらが生じない
。
符号りで示されている）に入射される光はこのような偏
った光強度分布を持っているが、光ファイバ３を構成し
ている光ファイバ素線の入射端面と出射端面における相
対位置が上述したようにランダマイズされているので、
出射端面から出射される光は、入射光の平均強度ＰＩ１
１を中心としてランダムに分散した光となり、その光強
度分布を出射端面上でマクロ的に見ると偏りの無いほぼ
−様なものとなる。したかって、この光をレンズ６で集
光した被照射体４上のビームスポットにおいてもその光
強度分布が−様となる。そのため、ビームスポット領域
内でハンダが均一に溶解し、仕上がりにむらが生じない
。
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／＼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。いずれの用途に用いた場合でも、照
射されるビームスポットの光強度分布が−様であるため
、その仕上かりにむらが生じない。
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。いずれの用途に用いた場合でも、照
射されるビームスポットの光強度分布が−様であるため
、その仕上かりにむらが生じない。
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、反射鏡で集光した光の強度分布に偏りがあっても光
ファイバを通過することによりその分布かランダマイズ
されるため、出射光の光強度分布はほぼ−様なものとな
る。そのため、たとえば、はんだ付は用加熱に用いた場
合にはビームスポット内のはんだを均一に溶解すること
かでき、仕上がりにむらが生じない。
ば、反射鏡で集光した光の強度分布に偏りがあっても光
ファイバを通過することによりその分布かランダマイズ
されるため、出射光の光強度分布はほぼ−様なものとな
る。そのため、たとえば、はんだ付は用加熱に用いた場
合にはビームスポット内のはんだを均一に溶解すること
かでき、仕上がりにむらが生じない。
第１図は本発明の一実施例に用いられる光ファイバの構
造を示す図、第２図はこの光ファイバを用いた本発明の
一実施例である光ビーム照射装置の構成を示す図、第３
図は一般的なバンドルファイバの構造を示す図、第４図
は楕円反射鏡による集光状態を示す図、第５図はそのビ
ームウェストにおける光強度分布を示す図である。 １・・・キセノンランプ、２・・・楕円反射鏡、３・・
・先ファイバ、４・・・被照射体、６・・・レンズ、７
・・・レンズホルダ、１１・・・入射端面、１２・・・
出射端面。
造を示す図、第２図はこの光ファイバを用いた本発明の
一実施例である光ビーム照射装置の構成を示す図、第３
図は一般的なバンドルファイバの構造を示す図、第４図
は楕円反射鏡による集光状態を示す図、第５図はそのビ
ームウェストにおける光強度分布を示す図である。 １・・・キセノンランプ、２・・・楕円反射鏡、３・・
・先ファイバ、４・・・被照射体、６・・・レンズ、７
・・・レンズホルダ、１１・・・入射端面、１２・・・
出射端面。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 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を備えた光ビーム照射装置におい
て、 前記光ファイバは複数の光ファイバ素線を束ねたバンド
ルファイバであって、これらの光ファイバ素線の出射端
における相対位置は入射端における相対位置に対してラ
ンダムに配置されていることを特徴とする光ビーム照射
装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2223899A JPH04105784A (ja) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | 光ビーム照射装置 |
| EP91113638A EP0473989B1 (en) | 1990-08-24 | 1991-08-14 | Light beam irradiation apparatus and method |
| DE69110379T DE69110379T2 (de) | 1990-08-24 | 1991-08-14 | Gerät und Verfahren zur Bestrahlung mit Licht. |
| 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 |
|---|---|---|---|
| JP2223899A JPH04105784A (ja) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | 光ビーム照射装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04105784A true JPH04105784A (ja) | 1992-04-07 |
Family
ID=16805452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2223899A Pending JPH04105784A (ja) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | 光ビーム照射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04105784A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10240798A1 (de) * | 2002-08-30 | 2004-03-11 | Hella Kg Hueck & Co. | Anordnung zur Laser-Schweißung |
-
1990
- 1990-08-24 JP JP2223899A patent/JPH04105784A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10240798A1 (de) * | 2002-08-30 | 2004-03-11 | Hella Kg Hueck & Co. | Anordnung zur Laser-Schweißung |
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