光ファイバ照明装置
【課題】小型化およびコストの低減を図ることができるとともに、結合効率を高め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】レンズ１３が、発光面１１ａから光を放射する発光ダイオード１１と、一端の受光口１２ａで光を受けて他端から光を放射する光ファイバ１２との間に配置されている。発光ダイオード１１は、発光面１１ａから放射した光がレンズ１３に入射可能に、レンズ１３の焦点または焦点の近傍に配置されている。光ファイバ１２は、レンズ１３を通した発光ダイオード１１からの放射光を受光口１２ａで受光可能に、受光口１２ａをレンズ１３に近接して配置されている。レンズ１３は、発光ダイオード１１の発光面１１ａの中心からの放射光が光軸に平行になるよう、光を屈折可能に構成されている。発光面１１ａの代表的長さをレンズ１３の焦点距離で割った値が、光ファイバ１２の開口数（ＮＡ）の２倍以下になっている。
【解決手段】レンズ１３が、発光面１１ａから光を放射する発光ダイオード１１と、一端の受光口１２ａで光を受けて他端から光を放射する光ファイバ１２との間に配置されている。発光ダイオード１１は、発光面１１ａから放射した光がレンズ１３に入射可能に、レンズ１３の焦点または焦点の近傍に配置されている。光ファイバ１２は、レンズ１３を通した発光ダイオード１１からの放射光を受光口１２ａで受光可能に、受光口１２ａをレンズ１３に近接して配置されている。レンズ１３は、発光ダイオード１１の発光面１１ａの中心からの放射光が光軸に平行になるよう、光を屈折可能に構成されている。発光面１１ａの代表的長さをレンズ１３の焦点距離で割った値が、光ファイバ１２の開口数（ＮＡ）の２倍以下になっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ照明装置は、内視鏡やマシンビジョンの照明として使用されている。従来、光ファイバ照明装置は、光源として高輝度のハロゲンランプやショートアークランプが用いられてきた。これらのランプは、全方向に光が放射されるため、ランプ光をファイバ結合する光学系には回転楕円ミラーが用いられているが、そのときの結合効率が低いという問題があった。
【０００３】
この問題を解決するために、近年、ランプ光源に代えて、高輝度の発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた照明装置が提案されている。このＬＥＤを用いた照明装置では、ＬＥＤの放射パターンがランベルト分布をしているため、新たな結合光学系が必要である。このような照明装置として、ＬＥＤの発光面と光ファイバの受光口とを突き合わせて配置し、ＬＥＤの放射光を光ファイバに結合させるものがある（例えば、特許文献１参照）。また、結合効率を上げるために、ＬＥＤと光ファイバとの間に結像レンズを入れ、ＬＥＤの出射ＮＡ（Numerical Aperture；開口数）を光ファイバＮＡと合うように変換したものもある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１４８４１８号公報
【特許文献２】特開２００９−１５３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の照明装置では、光ファイバのＮＡ以下の角度で光ファイバの受光口に入射した光のみが光ファイバに結合し、光ファイバのＮＡより大きい角度で入射した光は、光ファイバ外部に出てしまう。従って、このときの結合効率ηは、（１）式に示すように、ＬＥＤの放射パターンであるランベルト分布を、発光面の法線となす角で、０から光ファイバＮＡに対応する角度まで積分した値となる。
【０００６】
【数１】
ここで、θはＬＥＤの発光面の法線と放射光線とのなす角、sinΘは光ファイバＮＡである。また、ＬＥＤの発光面と光ファイバの受光口との隙間を０とし、光ファイバの径がＬＥＤの発光面の寸法より大きいものとしている。
【０００７】
（１）式による光ファイバＮＡに対する結合効率の計算例を、表１に示す。表１に示すように、この結合系では、ＮＡの大きい光ファイバでは大きな結合効率が得られるが、実用的なＮＡ０．２やＮＡ０．５の光ファイバでの結合効率は小さいという課題があった。
【０００８】
【表１】
【０００９】
また、特許文献２に記載の結像レンズを使ってＮＡを変換する光ファイバ照明装置では、原理的には、表１の光ファイバＮＡをレンズの入射ＮＡに置き換えた分の結合効率が得られる。しかし、レンズの収差により結合効率が落ちるという課題があった。また、収差を抑えるためにレンズ枚数を増やしたり、非球面レンズを用いたりすると、装置が大きくなり、コストが嵩むという課題もあった。
【００１０】
本発明は、このような課題に着目してなされたもので、小型化およびコストの低減を図ることができるとともに、結合効率を高め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している。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明に係る光ファイバ照明装置は、発光面から光を放射する発光ダイオードと、一端の受光口で光を受けて他端から光を放射する光ファイバと、前記発光ダイオードと前記光ファイバとの間に配置された正の屈折力を有するレンズとを有し、前記発光ダイオードは前記発光面から放射した光が前記レンズに入射可能に、前記レンズの焦点または焦点の近傍に配置され、前記光ファイバは前記レンズを通した前記発光ダイオードからの放射光を前記受光口で受光可能に、前記受光口を前記レンズに近接して配置され、前記レンズは、前記発光ダイオードの前記発光面の中心からの放射光が光軸に平行になるよう光を屈折可能に構成されていることを、特徴とする。
【００１２】
本発明に係る光ファイバ照明装置の結合光学系は、図１に示す原理で構成されている。図１に示すように、発光ダイオード（ＬＥＤ）１１と光ファイバ１２との間に正の屈折力を有するレンズ１３が配置され、レンズ１３の焦点位置にＬＥＤ１１が配置され、受光口１２ａをレンズ１３に近接させて光ファイバ１２が配置されている。また、ＬＥＤ１１の発光面１１ａの中心軸および光ファイバ１２の受光口１２ａの中心軸が、レンズ１３の光軸と一致するよう配置されている。
【００１３】
ここで、図１では、レンズ１３の焦点距離ｆ：５ｍｍ、ＬＥＤ側（物体側）ＮＡ：０．４、ＬＥＤ１１の発光面１１ａの直径：φ２ｍｍ（物体高さｈ０：１ｍｍ）、光ファイバ１２の受光口１２ａの直径：φ４ｍｍ、光ファイバＮＡ：０．２、とする。このとき、ＬＥＤ側のＮＡ０．４の光を取りこむために必要なレンズ１３の直径は、４ｍｍとなる。また、ＬＥＤ１１の発光面１１ａの中心からの放射光が、レンズ１３により屈折して、光軸に平行になるよう構成する。これにより、レンズ設計で一般的に使われる像側（光ファイバ側）のＮＡは０となる。
【００１４】
図１に示すように、物体高ｈから出たＬＥＤ１１の光は、光軸に対して
θ＝ｔａｎ−１（ｈ／ｆ）
の角度を持つ平行な光線となる。つまり、レンズ１３によりＬＥＤ１１の位置と光線角度との変換が行われる。この位置−角度変換は、物体高ｈ＝０から物体高ｈ＝ｈ０まで行われ、光軸となす角は、それぞれ０からθ０まで変換される。ここで、
θ０＝ｔａｎ−１（ｈ０／ｆ）≒０．２
であり、レンズ出射面ではＮＡ０．２内に均一に分布する光となる。つまり、ＮＡ０．４の光は、ＮＡ０．２の光に変換され、出射した光は全て光ファイバ１２と結合する。
【００１５】
このことから、光ファイバ１２に結合するための条件として、
ＬＥＤ寸法／レンズ焦点距離≦２×光ファイバＮＡ （２）
が得られる。ここで、ＬＥＤ寸法は、ＬＥＤ１１の発光面１１ａの代表的長さであり、発光面１１ａが円形のときは発光面１１ａの直径、発光面１１ａが矩形のときは発光面１１ａの対角線、長辺または短辺の長さである。
【００１６】
比較例として、結像レンズ５１を用いた、従来の光ファイバ照明装置の結合光学系の原理を図２に示す。図２に示すように、発光ダイオード（ＬＥＤ）１１と光ファイバ１２との間に、それぞれ所定の間隔を開けて結像レンズ５１が配置されている。また、ＬＥＤ１１の発光面１１ａの中心軸および光ファイバ１２の受光口１２ａの中心軸が、レンズ５１の光軸と一致するよう配置されている。
【００１７】
ここで、図１と同様に、レンズ５１の焦点距離ｆ：５ｍｍ、ＬＥＤ側（物体側）ＮＡ：０．４、ＬＥＤ１１の発光面１１ａの直径：φ２ｍｍ（物体高さｈ０：１ｍｍ）、光ファイバ１２の受光口１２ａの直径：φ４ｍｍ、光ファイバＮＡ：０．２、とする。また、ＬＥＤ１１−レンズ５１、レンズ５１−光ファイバ１２の間隔を、それぞれ７．５ｍｍ、１５ｍｍとし、レンズ５１の直径を６ｍｍとする。このとき、結像倍率を０．５倍とすると、レンズ設計で一般的に使われるＮＡは、物体側０．４から像側０．２に変換される。
【００１８】
図２の場合、物体高ｈ０から出た光は、光軸に対して１／７．５の角度を持つ。このため、結像位置での光ファイバ１２に対する入射ＮＡは最大０．３３（＝０．２＋１／７．５）になる。このため、φ４ｍｍの光ファイバ１２の受光口１２ａに結像した光のうち１／３は、入射ＮＡ０．２以上の光であり、光ファイバ１２に結合しない。この損失を減らすためには、レンズ５１の径を大きくするか、焦点距離を長くする方法があるが、レンズ５１の寸法が大きくなり、収差も大きくなるため、単純に結合効率は上がらない。また、非球面レンズを使用することもできるが、コストが嵩んでしまう。
【００１９】
図１に示す本発明に係る光ファイバ照明装置の結合光学系の原理、および、図２に示す従来の光ファイバ照明装置の結合光学系の原理の諸条件および結合効率等をまとめ、表２に示す。表２に示すように、図１に示す本発明に係る光ファイバ照明装置では、表１の場合と比べて、４倍の結合効率１６％が得られる。また、レンズに入射した光を全て光ファイバと結合させることができるため、１／３の光が結合しない図２に示す従来の光ファイバ照明装置の集光光学系と比べて、結合効率が高くなっている。
【００２０】
【表２】
【００２１】
このように、本発明に係る光ファイバ照明装置は、比較的簡単な構成で、結合効率を高めることができる。また、径が小さいレンズを使用することができ、コストが嵩む非球面レンズを使用する必要がない。ＬＥＤと光ファイバとの距離を短くすることもできる。このため、装置の小型化およびコストの低減を図ることができる。
【００２２】
図１および（２）式に示すように、本発明に係る光ファイバ照明装置は、前記発光ダイオードの前記発光面が前記光ファイバの前記受光口より小さく、前記発光面の代表的長さを前記レンズの焦点距離で割った値が、前記光ファイバの開口数（ＮＡ）の２倍以下であることが好ましい。
【００２３】
また、図１に示すように、本発明に係る光ファイバ照明装置で、前記レンズは、径が前記光ファイバの前記受光口の径とほぼ等しく、前記発光ダイオードの前記発光面の任意の位置からの放射光が平行光線になるよう光を屈折可能であることが好ましい。この場合、結合効率を低下させることなく、装置の小型化およびコストの低減を図ることができる。
【００２４】
本発明に係る光ファイバ照明装置で、前記レンズは、前記発光ダイオード側の面が平面形状を成し、前記光ファイバ側の面が凸面形状を成す２枚の平凸球面レンズから成ることが好ましい。この場合、収差を抑えた高価なメニスカスレンズを使用することなく、同等の結合効率を得ることができ、コストをより低減することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、小型化およびコストの低減を図ることができるとともに、結合効率を高めることができる光ファイバ照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る光ファイバ照明装置の結合光学系の原理を示す、発光ダイオードからの放射光の幾何光学的光線追跡側面図である。
【図２】従来の光ファイバ照明装置の結合光学系の原理を示す、発光ダイオードからの放射光の幾何光学的光線追跡側面図である。
【図３】本発明の実施の形態の光ファイバ照明装置を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態の光ファイバ照明装置の結合光学系の、２枚のメニスカス球面レンズを用いたときの、発光ダイオードからの放射光の光線追跡側面図である。
【図５】本発明の実施の形態の光ファイバ照明装置の結合光学系の、２枚の平凸球面レンズを用いたときの、発光ダイオードからの放射光の光線追跡側面図である。
【図６】従来の光ファイバ照明装置の結合光学系の、２枚の両凸球面レンズを用いたときの、発光ダイオードからの放射光の光線追跡側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。
図３乃至図５は、本発明の実施の形態の光ファイバ照明装置を示している。
図３に示すように、光ファイバ照明装置１０は、発光ダイオード１１と光ファイバ１２とレンズ１３とを有している。光ファイバ照明装置１０は、発光ダイオード１１と光ファイバ１２との間にレンズ１３が配置されている。
【００２８】
図３に示すように、発光ダイオード１１は、発光面１１ａから光を放射するよう構成されている。発光ダイオード１１は、発光面１１ａが円形であり、発光面１１ａの中心軸がレンズ１３の光軸と一致するよう配置されている。発光ダイオード１１は、発光面１１ａから放射した光がレンズ１３に入射可能に、発光面１１ａをレンズ１３に向けた状態で、レンズ１３の焦点または焦点の近傍に配置されている。
【００２９】
図３に示すように、光ファイバ１２は、一端の受光口１２ａで光を受けて他端から光を放射するよう構成されている。光ファイバ１２は、受光口１２ａの中心軸がレンズ１３の光軸と一致するよう配置されている。光ファイバ１２は、レンズ１３を通した発光ダイオード１１からの放射光を受光口１２ａで受光可能に、受光口１２ａをレンズ１３に近接させた状態で配置されている。光ファイバ１２は、受光口１２ａが発光ダイオード１１の発光面１１ａより大きく形成されている。なお、光ファイバ１２は、１本の光ファイバから成っていても、実用的な直径１ｍｍ以下の光ファイバを束ねたバンドルファイバから成っていてもよい。ファイバの長さは、１〜５ｍ程度が用いられる場合が多い。
【００３０】
図３に示すように、レンズ１３は、径が光ファイバ１２の受光口１２ａの径とほぼ等しい、正の屈折力を有する同じ形状の２枚の球面レンズから成っている。レンズ１３は、発光ダイオード１１の発光面１１ａの中心からの放射光が光軸に平行になり、発光ダイオード１１の発光面１１ａの任意の位置からの放射光が平行光線になるよう、光を屈折可能に構成されている。
【００３１】
光ファイバ照明装置１０は、図１に示す原理で構成されている。光ファイバ照明装置１０は、（２）式を満たしており、発光面１１ａの代表的長さをレンズ１３の焦点距離で割った値が、光ファイバ１２の開口数（ＮＡ）の２倍以下になるよう構成されている。なお、ここでの発光面１１ａの代表的長さは、発光面１１ａの直径である。
【００３２】
次に、作用について説明する。
光ファイバ照明装置１０は、レンズに入射した光を、原理的には全て光ファイバ１２と結合させることができるため、比較的簡単な構成で、結合効率を高めることができる。また、径が小さいレンズ１３を使用することができ、コストが嵩む非球面レンズ１３を使用する必要がない。発光ダイオード１１と光ファイバ１２との距離を短くすることもできる。このため、装置の小型化およびコストの低減を図ることができる。
【実施例１】
【００３３】
図４に示すように、光ファイバ照明装置１０のレンズ１３として、２枚のメニスカス球面レンズ２１ａ，２１ｂを用いて結合効率の計算を行った。各レンズ２１ａ，２１ｂは、凸側を光ファイバ１２に向けた状態で配置されている。各レンズ２１ａ，２１ｂの曲率半径ｒ（ｍｍ）、中心厚および間隔ｄ（ｍｍ）、屈折率ｎ、アッベ数νを、以下に示す。ここで、ｒ１およびｒ２はそれぞれレンズ２１ａの発光ダイオード１１側および光ファイバ１２側の曲率半径、ｒ３およびｒ４はそれぞれレンズ２１ｂの発光ダイオード１１側および光ファイバ１２側の曲率半径である。ｄ０はレンズ２１ａ，２１ｂの光軸における発光ダイオード１１とレンズ２１ａとの間隔、ｄ１およびｄ３はそれぞれ各レンズ２１ａ，２１ｂの中心厚、ｄ２はレンズ２１ａとレンズ２１ｂとの間隔、ｄ４はレンズ２１ｂと光ファイバ１２との間隔である。ｎ１およびｎ２はそれぞれ各レンズ２１ａ，２１ｂの屈折率、ν１およびν２はそれぞれ各レンズ２１ａ，２１ｂのアッベ数である。
【００３４】
ｄ０＝２．６
ｒ１＝−１３．７ ｄ１＝１．５ ｎ１＝１．５１６８ ν１＝６４．１７
ｒ２＝−３．２２ ｄ２＝０．２
ｒ３＝−１２．６ ｄ３＝１．５ ｎ２＝１．５１６８ ν２＝６４．１７
ｒ４＝−４．２６ ｄ４＝０．５
【００３５】
他の条件等は、表２の本発明のものに従っている。なお、レンズ２１ａの発光ダイオード１１側の焦点は、ｄ０＝３．２ｍｍの位置であるが、結合効率を最適化するために、発光ダイオード１１を焦点より内側の焦点近傍（ｄ０＝２．６）に配置している。
【実施例２】
【００３６】
図５に示すように、光ファイバ照明装置１０のレンズ１３として、２枚の平凸球面レンズ２２ａ，２２ｂを用いて結合効率の計算を行った。各レンズ２２ａ，２２ｂは、平面側を発光ダイオード１１に向け、凸面側を光ファイバ１２に向けた状態で配置されている。各レンズ２２ａ，２２ｂの曲率半径ｒ（ｍｍ）、中心厚および間隔ｄ（ｍｍ）、屈折率ｎ、アッベ数νを、以下に示す。ここで、ｒ１およびｒ２はそれぞれレンズ２２ａの発光ダイオード１１側および光ファイバ１２側の曲率半径、ｒ３およびｒ４はそれぞれレンズ２２ｂの発光ダイオード１１側および光ファイバ１２側の曲率半径である。ｄ０はレンズ２２ａ，２２ｂの光軸における発光ダイオード１１とレンズ２２ａとの間隔、ｄ１およびｄ３はそれぞれ各レンズ２２ａ，２２ｂの中心厚、ｄ２はレンズ２２ａとレンズ２２ｂとの間隔、ｄ４はレンズ２２ｂと光ファイバ１２との間隔である。ｎ１およびｎ２はそれぞれ各レンズ２２ａ，２２ｂの屈折率、ν１およびν２はそれぞれ各レンズ２２ａ，２２ｂのアッベ数である。
【００３７】
ｄ０＝２．８
ｒ１＝∞ ｄ１＝１．５ ｎ１＝１．５１６８ ν１＝６４．１７
ｒ２＝−４．８５ ｄ２＝０．２
ｒ３＝∞ ｄ３＝１．５ ｎ２＝１．５１６８ ν２＝６４．１７
ｒ４＝−４．８５ ｄ４＝０．５
【００３８】
他の条件等は、表２の本発明のものに従っている。なお、レンズ２２ａの発光ダイオード１１側の焦点は、ｄ０＝３．４ｍｍの位置であるが、結合効率を最適化するために、発光ダイオード１１を焦点より内側の焦点近傍（ｄ０＝２．８）に配置している。
【００３９】
［比較例］
図６に示すように、比較のために、図２に示す従来の光ファイバ照明装置５０の構成で、２枚の両凸球面レンズ５１ａ，５１ｂを用いて結合効率の計算を行った。各レンズ５１ａ，５１ｂは、互いに曲率が小さい面で向き合った状態で配置されている。各レンズ５１ａ，５１ｂの曲率半径ｒ（ｍｍ）、中心厚および間隔ｄ（ｍｍ）、屈折率ｎ、アッベ数νを、以下に示す。ここで、ｒ１およびｒ２はそれぞれレンズ５１ａの発光ダイオード１１側および光ファイバ１２側の曲率半径、ｒ３およびｒ４はそれぞれレンズ５１ｂの発光ダイオード１１側および光ファイバ１２側の曲率半径である。ｄ０はレンズ５１ａ，５１ｂの光軸における発光ダイオード１１とレンズ５１ａとの間隔、ｄ１およびｄ３はそれぞれ各レンズ５１ａ，５１ｂの中心厚、ｄ２はレンズ５１ａとレンズ５１ｂとの間隔、ｄ４はレンズ５１ｂと光ファイバ１２との間隔である。ｎ１およびｎ２はそれぞれ各レンズ５１ａ，５１ｂの屈折率、ν１およびν２はそれぞれ各レンズ５１ａ，５１ｂのアッベ数である。なお、他の条件等は、表２の従来の光学系のものに従っている。
【００４０】
ｄ０＝５．６
ｒ１＝８９ ｄ１＝２．５ ｎ１＝１．５１６８ ν１＝６４．１７
ｒ２＝−５．３ ｄ２＝０．２
ｒ３＝６ ｄ３＝２．５ ｎ２＝１．５１６８ ν２＝６４．１７
ｒ４＝−２４ ｄ４＝１０．３
【００４１】
図４〜図６に示す光ファイバ照明装置１０および従来の光ファイバ照明装置５０の結合効率等をまとめ、表３に示す。
【表３】
【００４２】
表３に示すように、図４に示す光ファイバ照明装置１０は、レンズ２１ａ，２１ｂの径が小さく、発光ダイオード１１と光ファイバ１２との間隔が短く、周辺光の屈折角が小さいため、２枚のレンズ２１ａ，２１ｂで球面収差およびコマ収差を十分補正できている。その結果、結合効率が、表２に示す幾何光学的解析値（理論値）である１６％に近い値、１５．８％となっている。
【００４３】
図５に示す光ファイバ照明装置１０は、２枚のレンズ２２ａ，２２ｂを平凸球面レンズにして光学系を簡略化しているため、収差が多少大きくなっているが、結合効率は１５．７％で、図４のものとほとんど変わっていない。このことから、メニスカス球面レンズ２１ａ，２１ｂの代わりに、より安価な平凸球面レンズ２２ａ，２２ｂを用いることにより、結合効率をほとんど低下させることなく、初期費用や製造費用等のコストを抑えることができる。
【００４４】
図６に示す従来の光ファイバ照明装置５０では、レンズ５１ａ，５１ｂの径が大きく、発光ダイオード１１と光ファイバ１２との間の距離が長く、周辺光の屈折角が大きいため、２枚のレンズ５１ａ，５１ｂでは収差を補正することができない。特に、球面収差は補正できず、サイデル球面収差係数は、図４および図５の光ファイバ照明装置１０の５倍以上になっている。結合効率も８．６％であり、図４および図５の光ファイバ照明装置１０と比べて、かなり低下している。なお、球面収差を補正するためには、レンズ枚数を増やしたり、非球面レンズを使用したりする等の対応策があるが、いずれもコストが嵩む。
【００４５】
このように、本発明の実施の形態の光ファイバ照明装置１０は、比較的簡単な構成で、結合効率を高めることができる。また、レンズ１３として、径が小さくより安価な平凸球面レンズを使用することができ、発光ダイオード１１と光ファイバ１２との距離も短いため、装置の小型化およびコストの低減を図ることができる。
【００４６】
なお、発光ダイオード１１は、発光面１１ａが円形のものを使用しているが、発光面１１ａが矩形の一般的なものを使用してもよい。この場合、発光面１１ａの代表的長さを、発光面１１ａの対角線として（２）式を用いると、高い結合効率が得られる。また、光ファイバ１２の他端の出射端面の光密度を上げたい場合には、矩形の発光面１１ａの短辺の長さを、代表的長さとするのが好ましい。
【符号の説明】
【００４７】
１０ 光ファイバ照明装置
１１ 発光ダイオード
１１ａ 発光面
１２ 光ファイバ
１２ａ 受光口
１３ レンズ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ照明装置は、内視鏡やマシンビジョンの照明として使用されている。従来、光ファイバ照明装置は、光源として高輝度のハロゲンランプやショートアークランプが用いられてきた。これらのランプは、全方向に光が放射されるため、ランプ光をファイバ結合する光学系には回転楕円ミラーが用いられているが、そのときの結合効率が低いという問題があった。
【０００３】
この問題を解決するために、近年、ランプ光源に代えて、高輝度の発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた照明装置が提案されている。このＬＥＤを用いた照明装置では、ＬＥＤの放射パターンがランベルト分布をしているため、新たな結合光学系が必要である。このような照明装置として、ＬＥＤの発光面と光ファイバの受光口とを突き合わせて配置し、ＬＥＤの放射光を光ファイバに結合させるものがある（例えば、特許文献１参照）。また、結合効率を上げるために、ＬＥＤと光ファイバとの間に結像レンズを入れ、ＬＥＤの出射ＮＡ（Numerical Aperture；開口数）を光ファイバＮＡと合うように変換したものもある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１４８４１８号公報
【特許文献２】特開２００９−１５３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の照明装置では、光ファイバのＮＡ以下の角度で光ファイバの受光口に入射した光のみが光ファイバに結合し、光ファイバのＮＡより大きい角度で入射した光は、光ファイバ外部に出てしまう。従って、このときの結合効率ηは、（１）式に示すように、ＬＥＤの放射パターンであるランベルト分布を、発光面の法線となす角で、０から光ファイバＮＡに対応する角度まで積分した値となる。
【０００６】
【数１】
ここで、θはＬＥＤの発光面の法線と放射光線とのなす角、sinΘは光ファイバＮＡである。また、ＬＥＤの発光面と光ファイバの受光口との隙間を０とし、光ファイバの径がＬＥＤの発光面の寸法より大きいものとしている。
【０００７】
（１）式による光ファイバＮＡに対する結合効率の計算例を、表１に示す。表１に示すように、この結合系では、ＮＡの大きい光ファイバでは大きな結合効率が得られるが、実用的なＮＡ０．２やＮＡ０．５の光ファイバでの結合効率は小さいという課題があった。
【０００８】
【表１】
【０００９】
また、特許文献２に記載の結像レンズを使ってＮＡを変換する光ファイバ照明装置では、原理的には、表１の光ファイバＮＡをレンズの入射ＮＡに置き換えた分の結合効率が得られる。しかし、レンズの収差により結合効率が落ちるという課題があった。また、収差を抑えるためにレンズ枚数を増やしたり、非球面レンズを用いたりすると、装置が大きくなり、コストが嵩むという課題もあった。
【００１０】
本発明は、このような課題に着目してなされたもので、小型化およびコストの低減を図ることができるとともに、結合効率を高め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している。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明に係る光ファイバ照明装置は、発光面から光を放射する発光ダイオードと、一端の受光口で光を受けて他端から光を放射する光ファイバと、前記発光ダイオードと前記光ファイバとの間に配置された正の屈折力を有するレンズとを有し、前記発光ダイオードは前記発光面から放射した光が前記レンズに入射可能に、前記レンズの焦点または焦点の近傍に配置され、前記光ファイバは前記レンズを通した前記発光ダイオードからの放射光を前記受光口で受光可能に、前記受光口を前記レンズに近接して配置され、前記レンズは、前記発光ダイオードの前記発光面の中心からの放射光が光軸に平行になるよう光を屈折可能に構成されていることを、特徴とする。
【００１２】
本発明に係る光ファイバ照明装置の結合光学系は、図１に示す原理で構成されている。図１に示すように、発光ダイオード（ＬＥＤ）１１と光ファイバ１２との間に正の屈折力を有するレンズ１３が配置され、レンズ１３の焦点位置にＬＥＤ１１が配置され、受光口１２ａをレンズ１３に近接させて光ファイバ１２が配置されている。また、ＬＥＤ１１の発光面１１ａの中心軸および光ファイバ１２の受光口１２ａの中心軸が、レンズ１３の光軸と一致するよう配置されている。
【００１３】
ここで、図１では、レンズ１３の焦点距離ｆ：５ｍｍ、ＬＥＤ側（物体側）ＮＡ：０．４、ＬＥＤ１１の発光面１１ａの直径：φ２ｍｍ（物体高さｈ０：１ｍｍ）、光ファイバ１２の受光口１２ａの直径：φ４ｍｍ、光ファイバＮＡ：０．２、とする。このとき、ＬＥＤ側のＮＡ０．４の光を取りこむために必要なレンズ１３の直径は、４ｍｍとなる。また、ＬＥＤ１１の発光面１１ａの中心からの放射光が、レンズ１３により屈折して、光軸に平行になるよう構成する。これにより、レンズ設計で一般的に使われる像側（光ファイバ側）のＮＡは０となる。
【００１４】
図１に示すように、物体高ｈから出たＬＥＤ１１の光は、光軸に対して
θ＝ｔａｎ−１（ｈ／ｆ）
の角度を持つ平行な光線となる。つまり、レンズ１３によりＬＥＤ１１の位置と光線角度との変換が行われる。この位置−角度変換は、物体高ｈ＝０から物体高ｈ＝ｈ０まで行われ、光軸となす角は、それぞれ０からθ０まで変換される。ここで、
θ０＝ｔａｎ−１（ｈ０／ｆ）≒０．２
であり、レンズ出射面ではＮＡ０．２内に均一に分布する光となる。つまり、ＮＡ０．４の光は、ＮＡ０．２の光に変換され、出射した光は全て光ファイバ１２と結合する。
【００１５】
このことから、光ファイバ１２に結合するための条件として、
ＬＥＤ寸法／レンズ焦点距離≦２×光ファイバＮＡ （２）
が得られる。ここで、ＬＥＤ寸法は、ＬＥＤ１１の発光面１１ａの代表的長さであり、発光面１１ａが円形のときは発光面１１ａの直径、発光面１１ａが矩形のときは発光面１１ａの対角線、長辺または短辺の長さである。
【００１６】
比較例として、結像レンズ５１を用いた、従来の光ファイバ照明装置の結合光学系の原理を図２に示す。図２に示すように、発光ダイオード（ＬＥＤ）１１と光ファイバ１２との間に、それぞれ所定の間隔を開けて結像レンズ５１が配置されている。また、ＬＥＤ１１の発光面１１ａの中心軸および光ファイバ１２の受光口１２ａの中心軸が、レンズ５１の光軸と一致するよう配置されている。
【００１７】
ここで、図１と同様に、レンズ５１の焦点距離ｆ：５ｍｍ、ＬＥＤ側（物体側）ＮＡ：０．４、ＬＥＤ１１の発光面１１ａの直径：φ２ｍｍ（物体高さｈ０：１ｍｍ）、光ファイバ１２の受光口１２ａの直径：φ４ｍｍ、光ファイバＮＡ：０．２、とする。また、ＬＥＤ１１−レンズ５１、レンズ５１−光ファイバ１２の間隔を、それぞれ７．５ｍｍ、１５ｍｍとし、レンズ５１の直径を６ｍｍとする。このとき、結像倍率を０．５倍とすると、レンズ設計で一般的に使われるＮＡは、物体側０．４から像側０．２に変換される。
【００１８】
図２の場合、物体高ｈ０から出た光は、光軸に対して１／７．５の角度を持つ。このため、結像位置での光ファイバ１２に対する入射ＮＡは最大０．３３（＝０．２＋１／７．５）になる。このため、φ４ｍｍの光ファイバ１２の受光口１２ａに結像した光のうち１／３は、入射ＮＡ０．２以上の光であり、光ファイバ１２に結合しない。この損失を減らすためには、レンズ５１の径を大きくするか、焦点距離を長くする方法があるが、レンズ５１の寸法が大きくなり、収差も大きくなるため、単純に結合効率は上がらない。また、非球面レンズを使用することもできるが、コストが嵩んでしまう。
【００１９】
図１に示す本発明に係る光ファイバ照明装置の結合光学系の原理、および、図２に示す従来の光ファイバ照明装置の結合光学系の原理の諸条件および結合効率等をまとめ、表２に示す。表２に示すように、図１に示す本発明に係る光ファイバ照明装置では、表１の場合と比べて、４倍の結合効率１６％が得られる。また、レンズに入射した光を全て光ファイバと結合させることができるため、１／３の光が結合しない図２に示す従来の光ファイバ照明装置の集光光学系と比べて、結合効率が高くなっている。
【００２０】
【表２】
【００２１】
このように、本発明に係る光ファイバ照明装置は、比較的簡単な構成で、結合効率を高めることができる。また、径が小さいレンズを使用することができ、コストが嵩む非球面レンズを使用する必要がない。ＬＥＤと光ファイバとの距離を短くすることもできる。このため、装置の小型化およびコストの低減を図ることができる。
【００２２】
図１および（２）式に示すように、本発明に係る光ファイバ照明装置は、前記発光ダイオードの前記発光面が前記光ファイバの前記受光口より小さく、前記発光面の代表的長さを前記レンズの焦点距離で割った値が、前記光ファイバの開口数（ＮＡ）の２倍以下であることが好ましい。
【００２３】
また、図１に示すように、本発明に係る光ファイバ照明装置で、前記レンズは、径が前記光ファイバの前記受光口の径とほぼ等しく、前記発光ダイオードの前記発光面の任意の位置からの放射光が平行光線になるよう光を屈折可能であることが好ましい。この場合、結合効率を低下させることなく、装置の小型化およびコストの低減を図ることができる。
【００２４】
本発明に係る光ファイバ照明装置で、前記レンズは、前記発光ダイオード側の面が平面形状を成し、前記光ファイバ側の面が凸面形状を成す２枚の平凸球面レンズから成ることが好ましい。この場合、収差を抑えた高価なメニスカスレンズを使用することなく、同等の結合効率を得ることができ、コストをより低減することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、小型化およびコストの低減を図ることができるとともに、結合効率を高めることができる光ファイバ照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る光ファイバ照明装置の結合光学系の原理を示す、発光ダイオードからの放射光の幾何光学的光線追跡側面図である。
【図２】従来の光ファイバ照明装置の結合光学系の原理を示す、発光ダイオードからの放射光の幾何光学的光線追跡側面図である。
【図３】本発明の実施の形態の光ファイバ照明装置を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態の光ファイバ照明装置の結合光学系の、２枚のメニスカス球面レンズを用いたときの、発光ダイオードからの放射光の光線追跡側面図である。
【図５】本発明の実施の形態の光ファイバ照明装置の結合光学系の、２枚の平凸球面レンズを用いたときの、発光ダイオードからの放射光の光線追跡側面図である。
【図６】従来の光ファイバ照明装置の結合光学系の、２枚の両凸球面レンズを用いたときの、発光ダイオードからの放射光の光線追跡側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。
図３乃至図５は、本発明の実施の形態の光ファイバ照明装置を示している。
図３に示すように、光ファイバ照明装置１０は、発光ダイオード１１と光ファイバ１２とレンズ１３とを有している。光ファイバ照明装置１０は、発光ダイオード１１と光ファイバ１２との間にレンズ１３が配置されている。
【００２８】
図３に示すように、発光ダイオード１１は、発光面１１ａから光を放射するよう構成されている。発光ダイオード１１は、発光面１１ａが円形であり、発光面１１ａの中心軸がレンズ１３の光軸と一致するよう配置されている。発光ダイオード１１は、発光面１１ａから放射した光がレンズ１３に入射可能に、発光面１１ａをレンズ１３に向けた状態で、レンズ１３の焦点または焦点の近傍に配置されている。
【００２９】
図３に示すように、光ファイバ１２は、一端の受光口１２ａで光を受けて他端から光を放射するよう構成されている。光ファイバ１２は、受光口１２ａの中心軸がレンズ１３の光軸と一致するよう配置されている。光ファイバ１２は、レンズ１３を通した発光ダイオード１１からの放射光を受光口１２ａで受光可能に、受光口１２ａをレンズ１３に近接させた状態で配置されている。光ファイバ１２は、受光口１２ａが発光ダイオード１１の発光面１１ａより大きく形成されている。なお、光ファイバ１２は、１本の光ファイバから成っていても、実用的な直径１ｍｍ以下の光ファイバを束ねたバンドルファイバから成っていてもよい。ファイバの長さは、１〜５ｍ程度が用いられる場合が多い。
【００３０】
図３に示すように、レンズ１３は、径が光ファイバ１２の受光口１２ａの径とほぼ等しい、正の屈折力を有する同じ形状の２枚の球面レンズから成っている。レンズ１３は、発光ダイオード１１の発光面１１ａの中心からの放射光が光軸に平行になり、発光ダイオード１１の発光面１１ａの任意の位置からの放射光が平行光線になるよう、光を屈折可能に構成されている。
【００３１】
光ファイバ照明装置１０は、図１に示す原理で構成されている。光ファイバ照明装置１０は、（２）式を満たしており、発光面１１ａの代表的長さをレンズ１３の焦点距離で割った値が、光ファイバ１２の開口数（ＮＡ）の２倍以下になるよう構成されている。なお、ここでの発光面１１ａの代表的長さは、発光面１１ａの直径である。
【００３２】
次に、作用について説明する。
光ファイバ照明装置１０は、レンズに入射した光を、原理的には全て光ファイバ１２と結合させることができるため、比較的簡単な構成で、結合効率を高めることができる。また、径が小さいレンズ１３を使用することができ、コストが嵩む非球面レンズ１３を使用する必要がない。発光ダイオード１１と光ファイバ１２との距離を短くすることもできる。このため、装置の小型化およびコストの低減を図ることができる。
【実施例１】
【００３３】
図４に示すように、光ファイバ照明装置１０のレンズ１３として、２枚のメニスカス球面レンズ２１ａ，２１ｂを用いて結合効率の計算を行った。各レンズ２１ａ，２１ｂは、凸側を光ファイバ１２に向けた状態で配置されている。各レンズ２１ａ，２１ｂの曲率半径ｒ（ｍｍ）、中心厚および間隔ｄ（ｍｍ）、屈折率ｎ、アッベ数νを、以下に示す。ここで、ｒ１およびｒ２はそれぞれレンズ２１ａの発光ダイオード１１側および光ファイバ１２側の曲率半径、ｒ３およびｒ４はそれぞれレンズ２１ｂの発光ダイオード１１側および光ファイバ１２側の曲率半径である。ｄ０はレンズ２１ａ，２１ｂの光軸における発光ダイオード１１とレンズ２１ａとの間隔、ｄ１およびｄ３はそれぞれ各レンズ２１ａ，２１ｂの中心厚、ｄ２はレンズ２１ａとレンズ２１ｂとの間隔、ｄ４はレンズ２１ｂと光ファイバ１２との間隔である。ｎ１およびｎ２はそれぞれ各レンズ２１ａ，２１ｂの屈折率、ν１およびν２はそれぞれ各レンズ２１ａ，２１ｂのアッベ数である。
【００３４】
ｄ０＝２．６
ｒ１＝−１３．７ ｄ１＝１．５ ｎ１＝１．５１６８ ν１＝６４．１７
ｒ２＝−３．２２ ｄ２＝０．２
ｒ３＝−１２．６ ｄ３＝１．５ ｎ２＝１．５１６８ ν２＝６４．１７
ｒ４＝−４．２６ ｄ４＝０．５
【００３５】
他の条件等は、表２の本発明のものに従っている。なお、レンズ２１ａの発光ダイオード１１側の焦点は、ｄ０＝３．２ｍｍの位置であるが、結合効率を最適化するために、発光ダイオード１１を焦点より内側の焦点近傍（ｄ０＝２．６）に配置している。
【実施例２】
【００３６】
図５に示すように、光ファイバ照明装置１０のレンズ１３として、２枚の平凸球面レンズ２２ａ，２２ｂを用いて結合効率の計算を行った。各レンズ２２ａ，２２ｂは、平面側を発光ダイオード１１に向け、凸面側を光ファイバ１２に向けた状態で配置されている。各レンズ２２ａ，２２ｂの曲率半径ｒ（ｍｍ）、中心厚および間隔ｄ（ｍｍ）、屈折率ｎ、アッベ数νを、以下に示す。ここで、ｒ１およびｒ２はそれぞれレンズ２２ａの発光ダイオード１１側および光ファイバ１２側の曲率半径、ｒ３およびｒ４はそれぞれレンズ２２ｂの発光ダイオード１１側および光ファイバ１２側の曲率半径である。ｄ０はレンズ２２ａ，２２ｂの光軸における発光ダイオード１１とレンズ２２ａとの間隔、ｄ１およびｄ３はそれぞれ各レンズ２２ａ，２２ｂの中心厚、ｄ２はレンズ２２ａとレンズ２２ｂとの間隔、ｄ４はレンズ２２ｂと光ファイバ１２との間隔である。ｎ１およびｎ２はそれぞれ各レンズ２２ａ，２２ｂの屈折率、ν１およびν２はそれぞれ各レンズ２２ａ，２２ｂのアッベ数である。
【００３７】
ｄ０＝２．８
ｒ１＝∞ ｄ１＝１．５ ｎ１＝１．５１６８ ν１＝６４．１７
ｒ２＝−４．８５ ｄ２＝０．２
ｒ３＝∞ ｄ３＝１．５ ｎ２＝１．５１６８ ν２＝６４．１７
ｒ４＝−４．８５ ｄ４＝０．５
【００３８】
他の条件等は、表２の本発明のものに従っている。なお、レンズ２２ａの発光ダイオード１１側の焦点は、ｄ０＝３．４ｍｍの位置であるが、結合効率を最適化するために、発光ダイオード１１を焦点より内側の焦点近傍（ｄ０＝２．８）に配置している。
【００３９】
［比較例］
図６に示すように、比較のために、図２に示す従来の光ファイバ照明装置５０の構成で、２枚の両凸球面レンズ５１ａ，５１ｂを用いて結合効率の計算を行った。各レンズ５１ａ，５１ｂは、互いに曲率が小さい面で向き合った状態で配置されている。各レンズ５１ａ，５１ｂの曲率半径ｒ（ｍｍ）、中心厚および間隔ｄ（ｍｍ）、屈折率ｎ、アッベ数νを、以下に示す。ここで、ｒ１およびｒ２はそれぞれレンズ５１ａの発光ダイオード１１側および光ファイバ１２側の曲率半径、ｒ３およびｒ４はそれぞれレンズ５１ｂの発光ダイオード１１側および光ファイバ１２側の曲率半径である。ｄ０はレンズ５１ａ，５１ｂの光軸における発光ダイオード１１とレンズ５１ａとの間隔、ｄ１およびｄ３はそれぞれ各レンズ５１ａ，５１ｂの中心厚、ｄ２はレンズ５１ａとレンズ５１ｂとの間隔、ｄ４はレンズ５１ｂと光ファイバ１２との間隔である。ｎ１およびｎ２はそれぞれ各レンズ５１ａ，５１ｂの屈折率、ν１およびν２はそれぞれ各レンズ５１ａ，５１ｂのアッベ数である。なお、他の条件等は、表２の従来の光学系のものに従っている。
【００４０】
ｄ０＝５．６
ｒ１＝８９ ｄ１＝２．５ ｎ１＝１．５１６８ ν１＝６４．１７
ｒ２＝−５．３ ｄ２＝０．２
ｒ３＝６ ｄ３＝２．５ ｎ２＝１．５１６８ ν２＝６４．１７
ｒ４＝−２４ ｄ４＝１０．３
【００４１】
図４〜図６に示す光ファイバ照明装置１０および従来の光ファイバ照明装置５０の結合効率等をまとめ、表３に示す。
【表３】
【００４２】
表３に示すように、図４に示す光ファイバ照明装置１０は、レンズ２１ａ，２１ｂの径が小さく、発光ダイオード１１と光ファイバ１２との間隔が短く、周辺光の屈折角が小さいため、２枚のレンズ２１ａ，２１ｂで球面収差およびコマ収差を十分補正できている。その結果、結合効率が、表２に示す幾何光学的解析値（理論値）である１６％に近い値、１５．８％となっている。
【００４３】
図５に示す光ファイバ照明装置１０は、２枚のレンズ２２ａ，２２ｂを平凸球面レンズにして光学系を簡略化しているため、収差が多少大きくなっているが、結合効率は１５．７％で、図４のものとほとんど変わっていない。このことから、メニスカス球面レンズ２１ａ，２１ｂの代わりに、より安価な平凸球面レンズ２２ａ，２２ｂを用いることにより、結合効率をほとんど低下させることなく、初期費用や製造費用等のコストを抑えることができる。
【００４４】
図６に示す従来の光ファイバ照明装置５０では、レンズ５１ａ，５１ｂの径が大きく、発光ダイオード１１と光ファイバ１２との間の距離が長く、周辺光の屈折角が大きいため、２枚のレンズ５１ａ，５１ｂでは収差を補正することができない。特に、球面収差は補正できず、サイデル球面収差係数は、図４および図５の光ファイバ照明装置１０の５倍以上になっている。結合効率も８．６％であり、図４および図５の光ファイバ照明装置１０と比べて、かなり低下している。なお、球面収差を補正するためには、レンズ枚数を増やしたり、非球面レンズを使用したりする等の対応策があるが、いずれもコストが嵩む。
【００４５】
このように、本発明の実施の形態の光ファイバ照明装置１０は、比較的簡単な構成で、結合効率を高めることができる。また、レンズ１３として、径が小さくより安価な平凸球面レンズを使用することができ、発光ダイオード１１と光ファイバ１２との距離も短いため、装置の小型化およびコストの低減を図ることができる。
【００４６】
なお、発光ダイオード１１は、発光面１１ａが円形のものを使用しているが、発光面１１ａが矩形の一般的なものを使用してもよい。この場合、発光面１１ａの代表的長さを、発光面１１ａの対角線として（２）式を用いると、高い結合効率が得られる。また、光ファイバ１２の他端の出射端面の光密度を上げたい場合には、矩形の発光面１１ａの短辺の長さを、代表的長さとするのが好ましい。
【符号の説明】
【００４７】
１０ 光ファイバ照明装置
１１ 発光ダイオード
１１ａ 発光面
１２ 光ファイバ
１２ａ 受光口
１３ レンズ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光面から光を放射する発光ダイオードと、
一端の受光口で光を受けて他端から光を放射する光ファイバと、
前記発光ダイオードと前記光ファイバとの間に配置された正の屈折力を有するレンズとを有し、
前記発光ダイオードは前記発光面から放射した光が前記レンズに入射可能に、前記レンズの焦点または焦点の近傍に配置され、
前記光ファイバは前記レンズを通した前記発光ダイオードからの放射光を前記受光口で受光可能に、前記受光口を前記レンズに近接して配置され、
前記レンズは、前記発光ダイオードの前記発光面の中心からの放射光が光軸に平行になるよう光を屈折可能に構成されていることを、
特徴とする光ファイバ照明装置。
【請求項２】
前記発光ダイオードの前記発光面が前記光ファイバの前記受光口より小さく、前記発光面の代表的長さを前記レンズの焦点距離で割った値が、前記光ファイバの開口数（ＮＡ）の２倍以下であることを、特徴とする請求項１記載の光ファイバ照明装置。
【請求項３】
前記レンズは、径が前記光ファイバの前記受光口の径とほぼ等しく、前記発光ダイオードの前記発光面の任意の位置からの放射光が平行光線になるよう光を屈折可能であることを、特徴とする請求項１または２記載の光ファイバ照明装置。
【請求項４】
前記レンズは、前記発光ダイオード側の面が平面形状を成し、前記光ファイバ側の面が凸面形状を成す２枚の平凸球面レンズから成ることを、特徴とする請求項１、２または３記載の光ファイバ照明装置。
【請求項１】
発光面から光を放射する発光ダイオードと、
一端の受光口で光を受けて他端から光を放射する光ファイバと、
前記発光ダイオードと前記光ファイバとの間に配置された正の屈折力を有するレンズとを有し、
前記発光ダイオードは前記発光面から放射した光が前記レンズに入射可能に、前記レンズの焦点または焦点の近傍に配置され、
前記光ファイバは前記レンズを通した前記発光ダイオードからの放射光を前記受光口で受光可能に、前記受光口を前記レンズに近接して配置され、
前記レンズは、前記発光ダイオードの前記発光面の中心からの放射光が光軸に平行になるよう光を屈折可能に構成されていることを、
特徴とする光ファイバ照明装置。
【請求項２】
前記発光ダイオードの前記発光面が前記光ファイバの前記受光口より小さく、前記発光面の代表的長さを前記レンズの焦点距離で割った値が、前記光ファイバの開口数（ＮＡ）の２倍以下であることを、特徴とする請求項１記載の光ファイバ照明装置。
【請求項３】
前記レンズは、径が前記光ファイバの前記受光口の径とほぼ等しく、前記発光ダイオードの前記発光面の任意の位置からの放射光が平行光線になるよう光を屈折可能であることを、特徴とする請求項１または２記載の光ファイバ照明装置。
【請求項４】
前記レンズは、前記発光ダイオード側の面が平面形状を成し、前記光ファイバ側の面が凸面形状を成す２枚の平凸球面レンズから成ることを、特徴とする請求項１、２または３記載の光ファイバ照明装置。
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図３】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２５３１０２（Ｐ２０１１−２５３１０２Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２７８４４（Ｐ２０１０−１２７８４４）
【出願日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【出願人】（３０９０１８４９０）株式会社ユーテクノロジー (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【出願人】（３０９０１８４９０）株式会社ユーテクノロジー (5)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]