JP2011029101A - 光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
照射対象物に光を照射するライトガイドに、ランプユニットの光を効率よく且つムラ無く入射させることにより、消費電力を抑えた上で高照度に維持できるようにする。
【解決手段】
回転楕円反射鏡（２）の第一焦点（ｆ_１）に放電ランプ（３の発光点を位置させたランプユニット（４）と、ライトガイド（５）の入射端面（５in）を反射鏡（２）の光軸（Ｚ）と同軸的に位置させるライトガイド挿通支持孔（６）を備え、ライトガイド挿通支持孔（６）には、ライトガイド（５）の入射端面（５in）を反射鏡（２）の第二焦点（ｆ_２）から予め設定された距離だけ離れた位置に位置決めする入射基準面（Ｓ）が設定され、第二焦点（ｆ_２）と入射基準面（Ｓ）の間に、第二焦点（ｆ_２）を通過して発散する光を光軸（Ｚ）に沿う方向に屈折させる球レンズ（８）を配した。
【選択図】図１

Description

本発明は、照射対象物に光を照射するライトガイドに対して、光源となる放電ランプの光を効率よく且つムラ無く入射させる小型で消費電力を抑えた光源装置に関する。

照射対象物に光を照射するライトガイドを接続した照明装置は、液晶基板その他の工業製品の検査装置などにその照明手段として用いられている。
この検査装置は、放電ランプから照射された光をライトガイドで照射位置まで伝送し、その光出射端から照射させて検査対象物を照明しながら、その画像をＣＣＤカメラ等の撮像装置で取り込んで所定の画像処理及び画像解析を行うことにより、対象物の良否判定を行っている。また、照明された検査対象物を人が検査する目視検査にも使用される。

図７はこのような照明装置に使用される従来の光源装置２１を示すもので、回転楕円反射鏡２２の第一焦点ｆ_１にメタルハライドランプなどの放電ランプ２３の発光点を位置させたランプユニット２４が内蔵された筐体２７に、照射対象物に光を照射するライトガイド２５の入射端面２５inを反射鏡２２の光軸Ｚと同軸的に反射鏡２２の第二焦点ｆ_２に位置させるライトガイド挿通支持孔２６が形成された構成となっているのが一般的である。

最近、上述のような検査装置などの照明装置として使用する場合に、より一層の明るさ向上が要求されている。現在は、単純にランプ電力を上げることで照度を向上させる手段がとられている。例えば、光源として主に採用されているメタルハライドランプにおいてランプ電力は、１８０Ｗから現在主流の２５０Ｗ、更には３５０Ｗ程度まで推移している。しかしながら、ランプ電力を上げると、ランプからの発生熱量増加、ランプへの給電回路大型化等により、装置自体が大きくなるという問題が発生する。また当然ながら、装置使用時の消費電力も増加し、環境負荷が高く非経済的でもある。

また、ランプ電力が高いメタルハライドランプを使用すれば、本来、明るくなる筈であるが、発明者の実験によれば、ライトガイドに入射させた場合、その出射端から照射される光がかえって暗くなることが判明した。
すなわち、ランプ電力が高いメタルハライドランプは電極間距離が長いため放電ランプの輝点が大きくなってしまい、これを第二焦点に点状に集光することができないことから一部がライトガイド有効径の外側に漏洩してしまい、特に、ライトガイドの有効径が小さくなればなるほど損失が大きくなるという問題があった。これは、メタルハライドランプにおいて、ランプ電力を高くすることによる明るさ向上に限界がある事を示唆している。

また、照明装置の明るさ向上以外に、照度維持率の向上も市場から要求されている。照度維持率が向上すれば、ランプ交換費用及び時間を節約でき、ランニングコストが抑えられるためである。
しかしながら、光入射端面有効径が細いφ５ｍｍ以下のライトガイドを接続した場合に、光源として電極間距離の初期値が２〜２．５ｍｍ程度のメタルハライドランプ（定格２３０Ｗ）を使用した場合、ランプの累積点灯時間が経つにつれ電極が放電磨耗して変形するため、ライトガイド光入射端面の有効径より小さい範囲に集光することができなくなって入射効率が落ち、その結果、照度維持率が悪くなる傾向にある。

そこで、装置サイズを小型に且つ消費電力を抑え、明るさ向上と照度維持率向上を目的とした光源の検討を行った。
具体的には、電極間距離が１〜１．５ｍｍと現在使用されているメタルハライドランプよりも短い９０Ｗ直流型超高圧水銀ランプを試作し、ライトガイドの有効径より小さい範囲に集光することができるようにして、光利用率を向上させ、ライトガイド光入射端面に効率良く光を入射させるようにした。

実験の結果、初期照度について、光入射端径が細い（例えばφ５ｍｍ）ライトガイドを使用した場合、従来の２５０Ｗ直流型メタルハライドランプと比して２倍程度であった。電極間距離を短縮し、内圧を上げることにより、点光源化することができたため、光利用率が上がったものと思われる。
そして、このような電極間距離の短い直流型超高圧水銀ランプを使用すれば、ランプへの給電回路が小型になり、且つ、ランプからの発生熱量も抑えられ、装置本体の小型化が可能となる。

ところが、図７に示す位置関係にランプユニット２４及びライトガイド２５を配置したところ、ライトガイドの入射端面２５inの有効径が約φ５ｍｍであるのに対し、ランプユニット２４から出射される光の集光径が約φ２ｍｍと小さくなり過ぎ、ライトガイド２５の入射端面２５inにおいて、光の強度分布にムラが発生してしまった。
図８は、このときのライトガイド入射端面位置における光強度分布を示し、に示すように、光強度最大値を１００％としたときの相対値で、１０％刻みの強度分布範囲を表している。
ライトガイド２５の有効径の範囲２５ａの円内において、中心近傍が明るく、周辺が暗いことがわかる。ランプユニットのバラツキを考慮し、ランプユニットの試料数を増やして同様の計測を行っても、概ねこの傾向が観察できた。
また、ライトガイド２５の入射端面２５inを第二焦点ｆ_２から光軸Ｚに沿って前後方向に移動させても、ランプユニット２４に中抜け部分があるため、光用度分布のムラを解消することはできない。
ライトガイド２５として、光ファイバ素線を並行配列したバンドルファイバを用いる場合は入射端における光強度分布のムラがそのまま出射端における出射光の光強度分布のムラとなるため、図７の光学系では、光源装置２１に接続されたライトガイド２５から出射される光にもムラが生じることになる。

ランプユニットからの光をライトガイドに効率よく且つムラ無く入射させる構成として、特許文献１では、ライトガイドの光入射端に内周面を反射面とするロッド状の光学反射体を装着する技術が開示されている。
しかしながら、光源からの照明光を効率良く、損失無く、均等にという条件を満たすためには、ライトガイド光学繊維束と光源との間に配置する光学反射体の全長を長くする必要があり、本発明の目的の一つである小型な光源装置を提供することができない。

特公平４−１８８１号公報

そこで本発明は、照射対象物に光を照射するライトガイドに、ランプユニットの光を効率よく且つムラ無く入射させる小型で消費電力を抑えた光源装置を提供することを技術的課題としている。

この課題を解決するために、請求項１の発明は、回転楕円反射鏡の第一焦点に放電ランプの発光点を位置させたランプユニットと、照射対象物に光を照射するライトガイドの入射端面を前記反射鏡の光軸と同軸的に位置させるライトガイド挿通支持孔を備えた光源装置において、前記ライトガイド挿通支持孔には、所定の有効径を有するライトガイドの入射端面を前記反射鏡の第二焦点から予め設定された距離だけ離れた位置に位置決めする入射基準面が設定され、前記第二焦点と入射基準面の間に、第二焦点を通過して発散する光を光軸に沿う方向に屈折させる球レンズが配されたことを特徴としている。
また、請求項２の発明は、前記放電ランプは、発光点先端側が前記回転楕円反射鏡の第一焦点に位置され、前記球レンズが、前記入射基準面に、放電ランプの発光点先端側から照射された光で中央部分の光強度が低い光強度分布の光像を形成すると共に、放電ランプの発光点後端側から照射された光で前記中央部分の光強度が高い光強度分布の光像を形成する位置に配されて成る。
請求項３の発明は、前記放電ランプの電極間距離が１.５ｍｍ以下であり、球レンズの直径Ｄ、第二焦点から球レンズまでの距離ｄ_１、球レンズからライトガイド入射端までの距離ｄ_２が、以下の式１〜式３を満たすようにした。
（式１） sin^−１｛２ｄ（ｎ−１）／（ｎＤ）｝≦α
（式２） 0.05Ｄ≦ｄ_１tanα≦0.2Ｄ
（式３） 0.15ｄ≦ｄ_２≦ｄ
ｄ：ライトガイドの有効径
ｎ：球レンズの屈折率
α：マージナル光線と光軸との角度
請求項４の発明は前記球レンズの一部或いは全体に反射防止膜を施し、請求項５の発明は前記球レンズの一部或いは全体に紫外線と赤外線を反射する膜を施し、請求項６の発明は前記球レンズの一部或いは全体に波長選択膜を施した。

請求項１の発明によれば、回転楕円反射鏡の第二焦点とライトガイドの入射端面が設置される入射基準面との間に球レンズが配されているので、発光点が第一焦点に配された放電ランプから照射された光は、第二焦点に集光された後、再び発散されて球レンズに達する。
発散光束は、凸レンズである球レンズを透過することによって、光軸に沿う方向に屈折されるので、ライトガイドの有効径外に漏洩する光が少なくなり、光の利用効率が向上する。
ここで、第一焦点から発した光だけを考えた場合、入射基準面において中央部に光強度の低いいわゆる中抜部分が形成されるが、放電ランプ発光点は理想的な点ではなく電極間距離に応じた長さと幅を有する楕円球状の輝点と考えられる。
このため、第一焦点から外れた部分から照射された光は、第二焦点に集光されず、これが中抜部分を照射して全体の光強度分布を均一化するものと考えられる。

また、請求項２の発明によれば、放電ランプの発光点先端側が第一焦点に位置させ、その発光点先端側から照射された光で中央部分の光強度が低い光強度分布の光像が形成される。また、放電ランプの発光点後端側から照射された光で前記中央部分の光強度が高い光強度分布の光像が形成されるので、光分布が均一化される。

請求項３の発明によれば、放電ランプの電極間距離が１.５ｍｍ以下の場合に、式１〜式３の条件を満たすことにより、ランプユニットの光を効率よく且つムラ無く入射させることができるので、例えば、どのような大きさの球レンズをどこに設置すべきかなどの具体的設計が容易になる。

請求項４の発明によれば、球レンズの一部或いは全体に反射防止膜を施すことによりさらに光利用効率を向上させることができる。
請求項５の発明によれば球レンズの一部或いは全体に紫外線と赤外線を反射する膜を施すことにより、ライトガイド入射端面の紫外線劣化及び熱損傷を回避することができる。
請求項６の発明によれば球レンズの一部或いは全体に波長選択膜を施すことにより、必要な波長の光のみを分離してライトガイドから選択的に出射させることができる。

本発明に係る光源装置の一例を示す全体構成図。 球レンズに平行光束を入射させたときの光線図。 マージナル角αで発散される光を球レンズに入射させたときの光線図。 球レンズ径Ｄとｄ_１tanαの関係を示すグラフ。 良好な光強度分布を示す説明図。 本発明に係る光源装置の光線図。 従来装置の光学系を示す説明図。 従来装置の光強度分布を示す説明図。

本発明は、照射対象物に光を照射するライトガイドに、ランプユニットの光を効率よく且つムラ無く入射させることにより、消費電力を抑えた上で高照度に維持できるようにするという目的を達成するために、回転楕円反射鏡の第一焦点に放電ランプの発光点を位置させたランプユニットと、照射対象物に光を照射するライトガイドの入射端面を前記反射鏡の光軸と同軸的に位置させるライトガイド挿通支持孔を備えた光源装置において、前記ライトガイド挿通支持孔には、所定の有効径を有するライトガイドの入射端面を前記反射鏡の第二焦点から予め設定された距離だけ離れた位置に位置決めする入射基準面が設定され、前記第二焦点と入射基準面の間に、第二焦点を通過して発散する光を光軸に沿う方向に屈折させる球レンズを配した。

図１に示す光源装置１は、回転楕円反射鏡２の第一焦点ｆ_１に放電ランプ３の発光点を位置させたランプユニット４を内蔵した筐体１０に、照射対象物に光を照射するライトガイド５の入射端面５inを前記反射鏡２の光軸Ｚと同軸的に位置させるライトガイド挿通支持孔６が形成されている。

反射鏡２は、内表面に誘電体多層膜を蒸着して可視光を反射し赤外線を透過する所謂コールドミラーとし、その楕円面と光軸Ｚとの交点Ｐ_０から第一焦点ｆ_１までの距離が８ｍｍ、第二焦点ｆ_２までの距離が６８ｍｍ、有効反射面の最大径が４５ｍｍ、第二焦点におけるマージナル光線Ｌ_Ｍと光軸Ｚとの角度αが３０°となるように形成されている。

放電ランプ３は、本例では、９０Ｗ直流型超高圧水銀ランプが用いられ、その電極間距離は１〜１.５ｍｍに形成され、陰極側を反射鏡２の開口部に向け、陽極側を反射鏡２の底部側に向けて取り付けられている。
また、この場合に、電極間に生ずるアークの発光点は、放電ランプの先端側、すなわち陰極先端部近傍が最も明るいため、その部分が第一焦点ｆ_１に一致するように配されている。

ライトガイド挿通支持孔６には、所定の有効径を有するライトガイド５の入射端面５inを反射鏡２の第二焦点ｆ_２から予め設定された距離だけ離れた位置に位置決めする入射基準面Ｓが設定され、例えば、ライトガイド５の光入射端に取り付けられたソケット７をライトガイド挿通支持孔６に差し込むことにより、ライトガイド５の入射端面５inが入射基準面Ｓに位置決めされるようになっている。
また、本例では、ライトガイド５は、ジャケットを含めた外径が１０ｍｍ、光伝送路の有効径が５ｍｍのバンドルファイバが用いられている。

反射鏡２の第二焦点ｆ_２と入射基準面Ｓとの間には、第二焦点ｆ_２を通過して発散する放電ランプ３の光を光軸Ｚに沿う方向に屈折させて有効径範囲内に入射させる球レンズ８が配されている。
球レンズ８は、光学ガラス（ＢＫ７、屈折率ｎ＝１.５１７）で形成され、その表面の一部あるいは全体には、必要に応じて反射防止膜、紫外線反射膜、赤外線反射膜、波長選択膜が施されている。
反射防止膜は光利用効率をさらに向上させたい場合に有効であり、紫外線反射膜及び赤外線反射膜はライトガイド入射端面の紫外線劣化及び熱損傷の回避に有効である。また、波長選択膜は所望する任意の波長の光のみを分離してライトガイドから選択的に出射することができる。

そして、球レンズ８の直径Ｄ、第二焦点ｆ_２から球レンズ８までの距離ｄ_１、球レンズ８から入射基準面Ｓまでの距離ｄ_２としたときに、
（式１） sin^−１｛２ｄ（ｎ−１）／（ｎＤ）｝≦α
（式２） 0.05Ｄ≦ｄ_１tanα≦0.2Ｄ
（式３） 0.15ｄ≦ｄ_２≦ｄ
ｄ：ライトガイドの有効径
ｎ：球レンズの屈折率
α：マージナル光線と光軸との角度
を満たす位置に配されている。

式１は、ライトガイドの有効径ｄ、球レンズ径Ｄ、球レンズの屈折率ｎ、マージナル光線Ｌ_Ｍと光軸とのなす角（マージナル角）αの関係を規定している。
マージナル光線Ｌ_Ｍは、第二焦点に集光される光線のうち、反射鏡２の有効反射領域の最大外径部分で反射された光をいうものとする。
式１は、図２に示すように、ライトガイド５側から球レンズ８にライトガイド５の有効径ｄに等しい平行光束を入射させたときに、収差を無視して球レンズ８の焦点ｆ_７に集光する光の角度（球レンズ８の開口角）γがマージナル角α以下と規定したものである。
球レンズ径Ｄ，屈折率ｎ、平行光束径ｄとしたときの、球レンズの開口ＮＡは式４で表される。
（式４） ＮＡ＝２ｄ（ｎ−１）／（ｎＤ）
このとき、開口角γは式５で表され、
（式５）γ＝sin^−１｛２ｄ（ｎ−１）／（ｎＤ）｝
開口角γ≦マージナル角αから式１が導き出せる。
したがって、使用するライトガイド５の有効径ｄ、使用する反射鏡２の内面形状から算出されるα、球レンズ８の屈折率ｎが既知であれば、球レンズ８の直径Ｄを変数として数式１を満たすように球レンズ径Ｄを選定すればよい。

式２は、ランプユニットの第二焦点ｆ_２から球レンズ８までの距離ｄ_１の範囲を規定している。
図３に示すように、光軸Ｚと球レンズ８と接し光軸７に直交する垂直面Ｓ_Ｖにおけるマージナル光線Ｌ_Ｍの高さｈは、
（式６）ｈ＝ｄ_１tanα
で表され、その高さｈが球レンズ径Ｄの０.０５〜０.２倍の範囲であるように、球レンズ８を光軸Ｚ上に配置すればよい。

この高さｈの上限、下限はシミュレーションにより求めた。
すなわち、各変数（α、ｄ_１、Ｄ）を変えながら入射基準面Ｓにおける光強度分布をシミュレーションし、良好な光強度分布が得られる場合と得られない場合を、図４に示すようにグラフ上にプロットした。
その結果、ｈ＝０.２Ｄの直線と、ｈ＝０.０５Ｄの直線で挟まれた部分では、良好な光強度分布が得られた。ここで、光強度分布が良好であるか否かは、図５に示すように、ライトガイド５の有効径ｄの領域５ａ内に、最大光強度を１００％としたときに８０％未満の領域が存在せず、且つ、９０％以上の領域が１／３以上の面積を占めているか否かを条件として判断した。
また、ｈ＝０.２Ｄの直線より上の部分と、ｈ＝０.０５Ｄの直線より下の部分では良好な光強度分布が得られず、例えば、図８に示すように、周辺に光強度６０〜８０％の暗い領域が形成されることが観察された。

式３は、球レンズ８から入射基準面Ｓまでの距離ｄ_２とライトガイド５の有効径ｄとの関係を規定している。
距離ｄ_２の上限値を有効径ｄに等しくしたのは、これ以上長くしたときに、式２のときと同様、入射基準面Ｓにおいて良好な光強度分布が得られなかったからである。
また、下限値を０.１５ｄとしたのは光学的要請ではなく、組立容易性などの見地からである。
すなわち、光学的にはｄ_２＝０としても問題ないが、この場合、ライトガイド５の光入射面５inが球レンズ８に接触するため、傷付き易くなるだけでなく、設計公差あるいは熱膨張により無理な応力がレンズに加わる可能性がある。
そこで、実用上の隙間を設けることとし、例えば、有効径５ｍｍのライトガイドを使用した場合でも０.７５ｍｍ程度の隙間が形成されていれば、上述したような問題が生じることはないため、下限値を０.１５ｄとした。

本例では、式１〜式３を満たすように、各変数を以下のように設定した。
ライトガイドの有効径ｄ：５ｍｍ
球レンズ８の屈折率ｎ ：１.５１７（材質ＢＫ７）
球レンズ８の径Ｄ ：１０ｍｍ
マージナル光線Ｌ_Ｍと光軸Ｚとのなす角α：３０°
第二焦点ｆ_２から球レンズまでの距離ｄ_１：３ｍｍ
球レンズ８から入射基準面Ｓまでの距離ｄ_２：３ｍｍ

以上が本発明の一構成例であって、次にその作用について図６を伴って説明する。
図６は累積点灯時間が短い寿命初期の放電ランプ３の光線図を示す。
放電ランプ３の点灯後、十分に安定させた状態、つまり放電ランプ３に封入されている水銀等が十分蒸発した状態において、電極間（図示せず）に形成されるアークは、光軸Ｚに対して垂直方向の幅が収縮して、電極先端付近に形成される輝点が安定する。
本実施例で採用した９０Ｗ直流型超高圧水銀ランプは、電極間距離が１.０〜１.５ｍｍであり、その電極間に形成されるアークによる発光点は、理想的な点ではなく、楕円球状の立体的な領域となる。

また、電極間に生ずるアークによる発光点は、放電ランプの先端側、すなわち陰極先端部近傍が最も明るく、その部分が第一焦点ｆ_１に一致するように配されている。したがって、第一焦点ｆ_１に位置する発光点先端側Ｂ_１から照射された光は、反射鏡２の有効反射領域で反射され、第二焦点ｆ_２に集光された後、再び発散されて球レンズ８に達する。
このとき、マージナル光線Ｌ_Ｍは光軸Ｚから離れる方向に進行しながら球レンズ８に入射され、その入射面と出射面で、光軸Ｚに近づく方向に２度屈折され、ライトガイド５の有効径領域に導かれる。

ただし、第一焦点ｆ_１から照射された光は、その光路が、放電ランプ３の封止部３ａで部分的に遮られるところから、環状の光強度分布を有する光束として球レンズ８に入射され、入射基準面Ｓ上でも中央部の光強度が低い中抜けした環状の光強度分布で照射されることとなる。

また、発光点後端側Ｂ_２は第一焦点ｆ_１から電極間距離分後方へ偏位して配されており、この発光点後端側Ｂ_２から照射された光は、第二焦点ｆ_２に集光されず、光軸Ｚから離れた環状集光点Ｐ_１に集光した後、球レンズ８に入射される。
そして、球レンズ８を出射した光が、入射基準面Ｓ上で、第一焦点ｆ_１から照射された光の中抜部分の光強度不足を補うような光強度分布で照射される。

なお、発光点先端側Ｂ_１と発光点後端側Ｂ_２から照射された光のみについて考察したが、実際にはその中間から照射される光もあるため、これらの光によって、入射基準面Ｓ上に均一化された光強度分布の光像が形成される。

そして、放電ランプ３の累積点灯時間が長期化するに連れて、電極が放電磨耗により短くなり、電極間距離が寿命初期に比して広がっていくため、電極間に形成されるアークの発光点も徐々に大きな楕円球となっていく。
このとき、反射鏡２の有効反射領域で反射された光は、光軸Ｚに近づきながら第二焦点ｆ_２もしくはその近傍に集光された後、再び光軸Ｚから遠ざかるように発散されるが、その発散光を球レンズ８により光軸Ｚに沿う方向に屈折されるので、光軸Ｚに対して平行に近い光がライトガイド５に入射される。
その結果、ライトガイドの有効径が小さい場合や、ライトガイドのＮＡ（開口数）が小さい場合にも有効であるだけでなく、放電ランプ３の寿命末期に達するまで、光の利用効率を維持し、入射基準面Ｓ上における照度低下及び照度ムラが抑制される。

本発明は、照射対象物に光を照射するライトガイドに対して光源となる放電ランプの光を入射させる光源装置の用途に適用できる。

１ 光源装置
２ 回転楕円反射鏡
ｆ_１ 第一焦点
ｆ_２ 第二焦点
３ 放電ランプ
４ ランプユニット
５ ライトガイド
５in 入射端面
Ｚ 光軸
６ ライトガイド挿通支持孔
Ｓ 入射基準面
８ 球レンズ

Claims (6)

1. 回転楕円反射鏡の第一焦点に放電ランプの発光点を位置させたランプユニットと、照射対象物に光を照射するライトガイドの入射端面を前記反射鏡の光軸と同軸的に位置させるライトガイド挿通支持孔を備えた光源装置において、
   前記ライトガイド挿通支持孔には、所定の有効径を有するライトガイドの入射端面を前記反射鏡の第二焦点から予め設定された距離だけ離れた位置に位置決めする入射基準面が設定され、
   前記第二焦点と入射基準面の間に、第二焦点を通過して発散する光を光軸に沿う方向に屈折させる球レンズが配されたことを特徴とする光源装置。
2. 前記放電ランプは、発光点先端側が前記回転楕円反射鏡の第一焦点に位置され、
   前記球レンズが、前記入射基準面に、放電ランプの発光点先端側から照射された光で中央部分の光強度が低い光強度分布の光像を形成すると共に、放電ランプの発光点後端側から照射された光で前記中央部分の光強度が高い光強度分布の光像を形成する位置に配された請求項１記載の光源装置。
3. 前記放電ランプの電極間距離が１.５ｍｍ以下であり、球レンズの直径Ｄ、第二焦点から球レンズまでの距離ｄ_１、球レンズからライトガイド入射端までの距離ｄ_２が、以下の式１〜式３を満たす請求項１及び２記載の光源装置。
   （式１） sin^−１｛２ｄ（ｎ−１）／（ｎＤ）｝≦α
   （式２） 0.05Ｄ≦ｄ_１tanα≦0.2Ｄ
   （式３） 0.15ｄ≦ｄ_２≦ｄ
   ｄ：ライトガイドの有効径
   ｎ：球レンズの屈折率
   α：マージナル光線と光軸との角度
4. 前記球レンズの一部或いは全体に反射防止膜が施されていることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の光源装置。
5. 前記球レンズの一部あるいは全体に紫外線と赤外線を反射する膜が施されていることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の光源装置。
6. 前記球レンズの一部あるいは全体に波長選択膜が施されていることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の光源装置。
   

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