JP5569293B2 - 光源装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源装置に関し、更に詳しくは、例えば生体顕微鏡に照明光を供給するために用いられる光源装置に関する。

従来、例えば内視鏡に照明光を供給するために用いられる光源装置の或る種のものとしては、図３に示すように、放電ランプ２１および当該放電ランプ２１からの光を集光する集光鏡５６を有する光源５５と、当該光源５５からの光が入射されるライトガイド５２とを備え、これらの光源５５およびライトガイド５２が、筐体１１によって保持されて所期の位置に固定されており、集光鏡５６によって反射される放電ランプ２１からの光が、ライトガイド５２の光入射口５３Ａの配置位置に位置する集光点において集光されることによってライドガイド５２に入射され、このライドガイド５２によって導光されて外部に出射される構成を有するものが挙げられる（例えば、特許文献１参照。）。
この図の例において、４０は、筐体１１に固定された遮光体用支持体４８によって支持された、放電ランプ２１から放射され、集光鏡５６によって集光された光源５５からの光がライトガイド５２に至るまでの光路Ｌ１を取り囲む遮光体であり、筐体１１の内部において生じるライトガイド５２の光入射口５３Ａ以外の方向に向かう光（例えば、Ｌ２１で示される光路を進む光）が迷光として筐体１１から出ていくことを防止するための迷光防止部材である。また、１７は、扇状の遮光板１７Ａに開口径の異なる複数の開口１７Ｂが形成されてなる構成を有する、ライトガイド５２に入射される光の光量を調整するための光量調整部材である。

このような構成の光源装置においては、ライトガイドとして、石英ファイバが用いられているが、十分な屈曲性が得られず、また全反射角が小さいものであることから、特にライトガイドを屈曲して用いる場合において、ライトガイドからの出射光が照度の小さいものとなってしまうなどの問題があり、しかも光源装置において更なる高照度化の要請があるため、この石英ファイバに代えて、例えば可撓性を有する樹脂製のクラッド内に光透過性液体が封入されおり、この光透過性液体によってコアが形成されてなる構成を有する液体ファイバを用いることが検討されている。
液体ファイバによれば、石英ファイバに比して高い屈曲性が得られると共に、コアを構成する光透過性液体が石英ガラスよりも屈折率の大きいものであることから、全反射角が大きく、しかも開口角（取り込み角）も大きいため、高い効率で光を伝送することができ、出射光として高い輝度の光を得ることができる。

しかしながら、光源装置において、ライトガイドとして液体ファイバを用いる場合には、その作動中において、光源からの光がライトガイドの光出射口から出射されなくなることがある、という問題がある。
このような問題が生じる理由は、放電ランプから放射される光には赤外線が含まれており、しかも液体ファイバには集光鏡によって集光された光が入射されることから、液体ファイバにおける単位断面積当たりの赤外線の強度が大きくなるため、赤外線により液体ファイバを構成する液体が加熱されることによって沸騰し、液体内部において発生する気泡によって光の伝送が妨げられるためである。

米国特許第７３３１６９９Ｂ２号明細書

而して、本発明者らは、光源からの光において赤外線を除去することが困難であること、すなわち放電ランプから放射される光のうちの赤外線を集光鏡の反射面において透過させ、これによって光源からの光において赤外線の強度を小さくすることは可能であるものの、光源からの光から赤外線を完全に除去することは困難であることに鑑み、光源からの光が液体ファイバに至るまでの光路上に赤外線カットフィルタを設けることによって液体ファイバに赤外線が入射されることを防止することを検討したが、このような手法によっては、下記のような問題が生じることが明らかとなった。

すなわち、光源装置において光源からの光が液体ファイバに至るまでの光路上に多層反射膜を有する赤外線カットフィルタを設けた場合には、当該赤外線カットフィルタに、放電ランプから放射されて集光鏡によって集光された集光光が照射され、この赤外線カットフィルタを透過した透過光が液体ファイバに入射されるが、赤外線カットフィルタに照射される光には、当該赤外線カットフィルタに対する入射角度の小さい光（例えば、垂直に入射する光）と共に、入射角度の大きい光（例えば、Ｌ１１で示される光路を進む光）も存在する。その一方、赤外線カットフィルタは、当該赤外線カットフィルタを構成する多層反射膜の構造上、光透過特性の入射角度依存性が大きなものであることから、赤外線カットフィルタに入射される光の入射角度によってその光透過特性（透過率）が大きく変化し、具体的には、赤外線カットフィルタに対する入射角度の大きい光の透過光が、入射角度の小さい光の透過光に比して、その分光分布が短波長側にシフトしたものとなる波長シフトが生じることとなる。このように、赤外線カットフィルタに対する入射角度の大きい光の透過光の分光分布が短波長側にシフトすることに伴い、下記（ａ）および（ｂ）のような問題が生じるおそれがある。

（ａ）液体ファイバに導入される光が長波長側の光の強度が小さいものとなるため、光源装置を長波長側の光を利用する用途に用いることができなくなる。
（ｂ）液体ファイバに導入される光が、例えば波長３００ｎｍ以下の短波長側の光を含むものとなるため、液体ファイバの構成部材には、例えば樹脂などの波長３００ｎｍ以下の光が照射されることによって劣化が生じてしまうものが用いられていることから、液体ファイバに劣化あるいは破損が生じるおそれがある。

また、近時においては、光源装置の小型化の要請があるが、このような要請に応じるために光源と液体ファイバとの離間距離を小さくした場合には、その構成上、液体ファイバの光入射口において光源からの光を集光する必要があることから、必然的に液体ファイバに対する光源からの光の入射角度が大きくなる。このように光源と液体ファイバとの離間距離を小さくすることによって装置の小型化を図った上でこの光源と液体ファイバとの間に赤外線カットフィルタを配置した場合には、赤外線カットフィルタに対してより大きな入射角度を有する光が入射されることとなるため、上記の（ａ）および（ｂ）のような問題が顕著となる。

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、ライトガイドとして液体ファイバを用いた場合において、弊害を伴うことなく、ライトガイドを構成する液体ファイバが赤外線が入射されることに起因して加熱されることを防止することのできる光源装置を提供することにある。
本発明のその他の目的は、ライトガイドとして液体ファイバを用いた場合において、弊害を伴うことなく、ライトガイドを構成する液体ファイバが赤外線が入射されることに起因して加熱されることを防止することができると共に、小型化を図ることのできる光源装置を提供することにある。

本発明の光源装置は、放電ランプと、当該放電ランプからの放射光を受けて略平行光を投射する回転楕円鏡と、当該回転楕円鏡からの投射光が入射されるライトガイドとを備えており、
前記ライトガイドが、クラッド内に光透過性液体が封入されてなる液体ファイバよりなり、
前記回転楕円鏡からの投射光がライトガイドの光入射口に至るまでの光路上に、多層反射膜よりなる赤外線反射層を有する赤外線カットフィルタおよび当該赤外線カットフィルタよりも当該光路における光の進行方向前方に位置された集光レンズが設けられており、
前記赤外線カットフィルタに対する光の入射角度が１５°以下であることを特徴とする。

本発明の光源装置においては、前記回転楕円鏡は、第１焦点が放電ランプの輝点に位置し、第２焦点がライトガイドの光入射口の配置位置から当該第１焦点と離れる方向に離間して位置するものであり、
前記集光レンズは、焦点が前記ライトガイドの光入射口の配置位置から前記回転楕円鏡の第１焦点と離れる方向に離間して位置するものであることが好ましい。

本発明の光源装置においては、赤外線カットフィルタが設けられていることから、ライトガイドを構成する液体ファイバに赤外線が入射されることがないため、液体ファイバが赤外線が入射されることによって加熱されることがなく、しかも、この赤外線カットフィルタが多層反射膜よりなる赤外線反射層を有しており、その構造上、大きな入射角度で入射される光の透過光の分光分布が短波長側にシフトされたものとなる波長シフトを生じるものであっても、凹面鏡から平行光または略平行光よりなる平行度の高い光を投射することによって赤外線カットフィルタに入射角度の大きい光が入射されることを抑制し、更にその平行度の高い光を集光レンズによって集光させることによりライトガイドに対して高い効率で光を入射させることのできる構成を有することから、多層反射膜を備えた赤外線カットフィルタを用いることに起因する弊害の発生を抑制することができる。
従って、本発明の光源装置によれば、ライトガイドとして液体ファイバを用いた場合において、弊害を伴うことなく、ライトガイドを構成する液体ファイバが赤外線が照射されることに起因して加熱されることを防止することができる。

また、本発明の光源装置においては、凹面鏡として回転楕円鏡が用いられてなる構成とすることにより、この回転楕円鏡が、光投射口を構成する開口を大きくすることなく、放電ランプからの放射光を高い効率で集光して投射することのできるものであるため、ライトガイドからの出射光において高い光強度を得るために凹面鏡の開口を大きくする必要がなく、大きな設計の自由度が得られることから、容易に小型化を図ることができる。

本発明の光源装置の構成の一例を示す説明用断面図である。 図１の光源装置を構成する液体ファイバの構成を示す説明用断面図である。 従来の光源装置の構成の一例を示す説明用断面図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の光源装置の構成の一例を示す説明用断面図である。
光源装置１０は、放電ランプ２１および当該放電ランプ２１を取り囲むよう配置された、放電ランプ２１から放射される放射光を前方（図１における上方）に投射する凹面鏡２５を有する光源２０と、当該光源２０を構成する凹面鏡２５からの投射光が入射されるライトガイド３０とが、直方体状の外観形状を有する、例えばアルミニウムおよびステンレスなどの金属よりなる筐体１１によって保持されており、凹面鏡２５からの投射光がライトガイド３０を介して外部に出射される構成を有するものである。
筐体１１には、一端側（図１における下端側）の側面部１１Ａに、光源２０における凹面鏡２５の開口２７よりなる光投射口に適合した開口を有する放電ランプ保持部１２が形成されていると共に、当該一端側の側面部１１Ａに対向する、他端側（図１における上端側）の側面部１１Ｂに、ライトガイド３０の外径に適合した内径を有する円筒状部分よりなるライトガイド保持部１３が形成されており、これにより、光源２０と、ライトガイド３０とが、筐体１１の内部において、光源２０における光投射口と、ライトガイド３０の光入射口３１Ａとが互いに対向するように固定されている。また、筐体１１の内部には、迷光防止部材として、円筒状の遮光体４０が、筐体１１に固定された遮光体用支持体４８によって支持されて、凹面鏡２５からの投射光がライトガイド３０に至るまでの光路Ｌ１を取り囲むように配設されており、この光路Ｌ１上には、赤外線カットフィルタ４５および集光レンズ４６が設けられている。
この図の例において、１７は、扇状の遮光板１７Ａに開口径の異なる複数の開口１７Ｂが形成されてなる構成を有する、ライトガイド３０の光入射口３１Ａに入射される光の光量を調整するための光量調整部材であり、この光量調整部材１７は、集光レンズ４６と、ライトガイド３０の光入射口３１Ａとの間の位置に設けられている。

ここに、遮光体４０によれば、光源２０から光のうち、例えば凹面鏡２５によって反射されることなく放電ランプ２１から直接放射される光（例えば、図１においてＬ２１で示される光路を進む光）などのライトガイド３０以外の方向に向かう光であってライトガイド３０に入射されることのない光が筐体１１から出ていくことを防止することができる。

光源２０は、放電ランプ２１として、例えば直流電源によって点灯駆動される超高圧放電ランプを備え、この放電ランプ２１のアーク方向と中心軸が一致するよう配置された回転反射面を具備する凹面鏡２５とを備えている。

放電ランプ２１は、内部に放電空間を形成する外形が略球状の発光部２２Ａと、この発光部２２Ａの両端の各々に一体に形成された、それぞれ管軸に沿って外方に伸びるロッド状の封止部２２Ｂにより構成された、例えば石英ガラスよりなる発光管２２を備えてなり、発光部２２Ａの内部には、一対の電極２３が、それぞれ発光管２２の管軸方向に沿って互いに対向するよう配置され、また封入物が封入されている。
ここに、放電ランプ２１の封入物としては、例えば０．０５ｍｇ／ｍｍ³ 以上の水銀、例えばアルゴンなどの希ガス、例えば沃素、臭素、塩素などのハロゲンなどが挙げられ、またメタルハライドランプを構成する場合には、これらの封入物の他に、ガリウム、鉄などの金属が封入される。また、希ガスは、点灯始動性を改善するためのものであり、その封入圧は、静圧で例えば１３ｋＰａであり、ハロゲンは、発光部２２Ａ内においてハロゲンサイクルを形成すると共に、これにより、電極物質が発光部２２Ａの内壁に付着することを抑制するためのものであり、水銀その他の金属との化合物の形態で封入される。

凹面鏡２５は、放電ランプ２１からの放射光を受けて反射し、その光を開口２７によって構成される光投射口から投射する構成を有し、平行光または略平行光よりなる平行度の高い光を投射光として投射するものである。
ここに、本明細書中において「略平行光」とは、赤外線カットフィルタ４５に対する入射角度が１５°以下の光を示す。

この凹面鏡２５は、例えば硼珪酸ガラスや結晶化ガラスよりなり、凹面状の反射面を具備した光反射部分２６を備えており、この光反射部分２６の前端には、正面形状が円状の光投射口を構成する開口２７が形成されている。また、光反射部分２６の内表面には、反射面として、放電ランプ２１からの放射光のうち、必要な波長域の光を反射させて、不要な波長領域の光を凹面鏡２５の背後に透過させる反射膜が形成されている。

そして、凹面鏡２５としては、回転楕円鏡を用いることが好ましい。
凹面鏡２５を構成する回転楕円鏡としては、図１にも示されているように、第１焦点Ｆ１が放電ランプ２１の輝点に位置すると共に、第２焦点Ｆ２が、ライトガイド３０の光入射口３１Ａの配置位置から当該第１焦点Ｆ１と離れる方向（図１における上方向）に離間して位置し、この第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２との間に、赤外線カットフィルタ４５、集光レンズ４６およびライトガイド３０の光入射口３１Ａが配置される構成を有するものが用いられる。
凹面鏡２５を構成する回転楕円鏡として第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２との間にライトガイド３０の光入射口３１Ａの配置位置が位置される構成のものを用いることにより、凹面鏡２５の投射光が平行度の高い光、すなわち略平行光となり、そのため、赤外線カットフィルタ４５に照射される光を平行度の高い光とすることができ、その上、光源装置１０の小型化を図るために光源２０とライトガイド３０との離間距離を小さくした場合であっても、赤外線カットフィルタ４５に対する凹面鏡２５の投射光の入射角度が変わることがないことから、赤外線カットフィルタ４５に入射角度の大きい光が入射されることを抑制することができる。

この凹面鏡２５を構成する回転楕円鏡において、第２焦点Ｆ２の位置は、凹面鏡２５からの投射光の平行度の観点から、具体的に、ライトガイド３０の光入射口３１Ａの配置位置および第１焦点Ｆ１との関係において、第１焦点Ｆ１および第２焦点Ｆ２とライトガイド３０との離間距離の比（第１焦点と光入射口との離間距離／第２焦点と光入射口との離間距離）が、４５以下となることが好ましい。

また、凹面鏡２５を構成する回転楕円鏡においては、第２焦点Ｆ２は、ライトガイド３０の光入射口３１Ａの配置位置から第１焦点Ｆ１と離れる方向に大きく離間して位置されることが好ましい。
第２焦点Ｆ２が光入射口３１Ａの配置位置から第１焦点Ｆ１と離れる方向に大きく離間して位置することにより、第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２との離間距離が大きくなって凹面鏡２５の投射光がより一層平行度の高い光となるため、赤外線カットフィルタ４５に照射される光を平行度の高い光とすることができる。

ライトガイド３０としては、図２に示すように、クラッド３３内に光透過性液体３４が封入されており、この光透過性液体３４によってコアが形成されてなる構成の液体ファイバが用いられる。
この液体ファイバは、クラッド３３が、例えばポリテトラフルオロエチレン製のチューブなどの可撓性を有するものであり、クラッド３３の両端が石英ガラス製のロッド３６などよりなる封止栓によって封止されており、これらの封止栓によって封止されてなる基端部に光入射口３１Ａ、および先端部に光出射口が構成されている。
図２の例において、液体ファイバには、両端に設けられた石英ガラス製のロッド３６と、光透過性液体３４とによって光源２０からの光を導光するための光路が形成されており、これらのロッド３６および光透過性液体３４の外周を取り囲むようにクラッド３３が設けられている。そして、クラッド３３の外周面には、光透過性液体３４を囲繞する部分に、フレキシブルメタルシース３８が設けられおり、これにより、液体ファイバには、ロッド３６に挟まれた領域において、光透過性液体３４による柔軟性が確保され、その柔軟性がフレキシブルメタルシース３８によって維持されている。また、クラッド３３の外周面においては、光透過性液体３４を具備することによる柔軟性に起因して当該光透過性液体３４とロッド３６との境界部分に負荷がかかるために、光透過性液体３４とロッド３６との境界近傍領域に、ロッド３６を囲繞する部分に設けられたガスケット３９Ｂを介してメタルフェルール３９Ａが設けられており、これにより、補強がなされている。

赤外線カットフィルタ４５は、多層反射膜よりなる赤外線反射層を有し、この赤外線反射層によって赤外線を反射することにより、赤外線を遮断する構成のものである。
このような赤外線カットフィルタ４５としては、例えば透明基板の表面に、蒸着法によって、例えば酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）とシリカ（ＳｉＯ₂ ）とが順次積層されてなる多層反射膜よりなる赤外線反射層が形成されてなるものを用いることができる。
ここに、赤外線カットフィルタ４５としては、少なくとも赤外線を透過することがなく、可視光などの照明光を構成するための光を透過する特性を有するものであればよく、例えば被照射物（検体）によっては、赤外線と共に赤外線以外の光を透過することのないものであってもよく、具体的には例えば赤外線と紫外線とを透過することのないものであってもよい。

赤外線カットフィルタ４５は、凹面鏡２５からの投射光がライトガイド３０に至るまでの光路Ｌ１上において、ライトガイド３０の光入射口３１Ａに近接する位置に配設されていることが好ましい。
赤外線カットフィルタ４５をライトガイド３０の光入射口３１Ａに近接する位置に設けることにより、当該赤外線カットフィルタ４５によって反射される光（赤外線）が迷光として筐体１１から出ていくことを遮光体４０によって阻止することができる構成とすることができる。
この図の例においては、赤外線カットフィルタ４５は、遮光体４０に設けられており、具体的には、遮光体４０におけるライトガイド３０の光入射口３１Ａに近接する位置、すなわち遮光体４０のライトガイド３０側に位置する開口に近接する内方側位置に、その周縁部が遮光体４０によって挟持されることによって固定され、遮光体４０の内部空間を、当該遮光体４０の軸方向（図１における左右方向）において遮るように配置されている。

集光レンズ４６は、赤外線カットフィルタ４５を透過した透過光を集光してライトガイド３０に入射させるためのものであり、赤外線カットフィルタ４５よりも光路Ｌ１における光の進行方向前方（図１における上方）、すなわち赤外線カットフィルタ４５とライトガイド３０の光入射口３１Ａとの間の位置に設けられる。

この集光レンズ４６においては、ライトガイド３０に効率的に光を入射させるために、その焦点Ｆ３が、凹面鏡２５の投射光の進行方向におけるライトガイド３０の光入射口３１Ａの後方（図１における上方）であって当該光入射口３１Ａに近接する領域に位置することが好ましい。
また凹面鏡２５として回転楕円鏡が用いられる場合においては、集光レンズ４６は、その焦点がライトガイド３０の光入射口３１の配置位置と、凹面鏡２５の第２焦点Ｆ２との間に位置するものであることが好ましい。
この図の例においては、集光レンズ４６の焦点Ｆ３は、凹面鏡２５の第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２とを結ぶ直線上であって、ライトガイド３０の光入射口３１Ａと、当該第２焦点Ｆ２との間における、ライトガイド３０がライトガイド保持部１３によって包囲されている領域に位置している。

集光レンズ４６としては、集光機能を有するレンズを用いることができ、具体的には、例えば凸レンズを用いることができる。

このような構成の光源装置１０は、光源２０を構成する放電ランプ２１が点灯状態とされることにより、放電ランプ２１から放射された放射光が凹面鏡２５に反射することによって光投射口から投射され、この投射光が遮光体４０の内部を通過し、赤外線カットフィルタ４５および集光レンズ４６を介してライトガイド３０の光入射口３１Ａから入射され、このライトガイド３０に入射した光が当該ライトガイド３０によって導光されることによって光出射口から出射される。

而して、光源装置１０においては、遮光体４０に赤外線カットフィルタ４５が設けられていることから、凹面鏡２５からの投射光のうちの赤外線が、遮光体４０の内部を通過する過程において、赤外線カットフィルタ４５によって反射され、これにより、ライトガイド３０を構成する液体ファイバに赤外線が入射されることがないため、液体ファイバが赤外線が入射されることによって加熱されることがない。

また、光源装置１０においては、赤外線カットフィルタ４５として多層反射膜よりなる赤外線反射層を有するものが用いられており、このような構成の赤外線カットフィルタ４５が、その構造上、光透過特性（透過率）の入射角度依存性が大きいもの、具体的には大きな入射角度で入射される光の透過光の分光分布が、小さな入射角度で入射される光の透過光の分光分布に比して短波長側にシフトされたものとなる波長シフトを生じるものであるにも拘わらず、凹面鏡２５から平行度の高い光を投射することによって赤外線カットフィルタ４５に入射角度の大きい光が入射されることを抑制し、更に赤外線カットフィルタ４５を透過した平行度の高い光を集光レンズ４６によって集光させることによってライトガイド３０に対して高い効率で光を入射させることのできる構成を有していることから、下記の（１）および（２）のような多層反射膜を備えた赤外線カットフィルタを用いることに起因する弊害の発生を抑制することができる。

（１）赤外線カットフィルタに対する入射角度の大きい光の透過光が、入射角度の小さい光の透過光に比して、その分光分布が短波長側にシフトしたものとなることに伴い、ライトガイドに入射される光が、長波長側の光の強度が小さいものとなり、光源装置を長波長側の光を利用する用途に用いることができなくなる、または、ライトガイドを構成する液体ファイバの構成部材に悪影響を与えるおそれのある３００ｎｍ以下の短波長側の光を含むものとなることにより、液体ファイバに劣化あるいは破損が生じるおそれがある。
（２）凹面鏡からの平行度の高い投射光がそのままの状態で十分に集光されることなくライドガイドに入射されることに伴い、放電ランプの放射光が効率的に利用されずにライドガイドに入射される光の光量が小さくなり、ライトガイドからの出射光に十分な照度が得られなくなるおそれがある。

このように、光源装置１０によれば、ライトガイド３０を構成する液体ファイバが赤外線が入射されることに起因して加熱されることを抑制することができるため、例えば作動中において光源２０からの光がライトガイド３０の光出射口から出射されなくなる、あるいはライトガイド３０を構成する液体ファイバの光透過性液体３４が劣化するなどの液体ファイバが加熱されることに起因する弊害を伴うことなく、当該液体ファイバの有する優れた光学特性を使用することによって光を供給することができる。

また、光源装置１０においては、凹面鏡２５として回転楕円鏡が用いられていることにより、この回転楕円鏡が、光投射口を構成する開口２７を大きくすることなく、放電ランプ２１からの放射光を高い効率で集光して投射することのできるものであるため、ライトガイド３０からの出射光において高い光強度を得るために凹面鏡２５の開口２７を大きくする必要がなく、大きな設計の自由度が得られることから、容易に小型化を図ることができる。
凹面鏡２５として回転楕円鏡を用いた光源装置１０によれば、後述の実験例からも明らかなように、十分に小型化された構成のものでありながら、放電ランプ２１から放射される光を効率よく利用することができ、ライトガイド３０からの出射光において高い光強度を得ることができる。

本発明の光源装置においては、上記の実施の形態に限定されず、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、光源装置においては、設計の自由度が大きく、光源装置の小型化を容易に図ることができるため、凹面鏡として、回転楕円鏡を用いることが好ましいが、回転放物鏡を用いることもできる。
また、光源装置においては、凹面鏡として回転楕円鏡を用いた場合において、集光レンズとしては、ライトガイドにより効率的に光を入射させることができるため、その焦点がライトガイドの光入射口の配置位置と凹面鏡の第２焦点との間に位置するものを用いることが好ましいが、焦点がライトガイドの光入射口の配置位置から凹面鏡の第１焦点と離れる方向に離間して位置するものであればよく、焦点が凹面鏡の第２焦点から凹面鏡の第１焦点と離れる方向に離間して位置するものを用いることもできる。

以下、本発明における作用効果を確認するために行った実験例を示す。

〔実験例１〕
図１に従って光源装置（以下、「光源装置（１）」ともいう。）を作製すると共に、集光レンズを設けなかったこと以外は光源装置（１）と同様の構成を有する光源装置（以下、「比較用光源装置（１）」ともいう。）を作製した。
作製した光源装置（１）および比較用光源装置（１）を構成する光源としては、放電ランプとして、定格消費電力が１３０Ｗの超高圧水銀ランプを用い、凹面鏡として、波長８００ｎｍまでの領域の光を反射して集光する構成の回転楕円鏡であって、第２焦点と光投射口との離間距離が１００ｍｍであるものを用い、これらが、凹面鏡（回転楕円鏡）の第１焦点が放電ランプ（超高圧水銀ランプ）の輝点位置に位置するように配設されてなるものを用いた。
また、光源装置（１）および比較用光源装置（１）において、ライトガイドとしては、ルマテック社製の液体ファイバを用い、赤外線カットフィルタとしては、酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）とシリカ（ＳｉＯ₂ ）とよりなる構成の多層反射膜よりなる赤外線反射層を有し、波長３６０〜７００ｎｍの光を透過してその波長領域よりも長波長側の光（波長７５０〜１１５０ｎｍの光）を反射する構成のものを用い、光源装置（１）においては、集光レンズとして、焦点距離が３０ｍｍの平凸レンズを用いた。
更に、光源装置（１）および比較用光源装置（１）においては、光源とライトガイドとの離間距離、すなわち光源における光投射口とライトガイドの光入射口との離間距離は９７ｍｍであり、赤外線カットフィルタに対する凹面鏡の投射光の最大入射角度は１３．５°である。また、凹面鏡（回転楕円鏡）の第２焦点は、ライトガイドの光入射口の配置位置から第１焦点と離れる方向に離間して位置されており、第１焦点および第２焦点とライトガイドとの離間距離の比（第１焦点と光入射口との離間距離／第２焦点と光入射口との離間距離）は４０．７であり、また、集光レンズの焦点は、凹面鏡（回転楕円鏡）の投射光の進行方向におけるライトガイドの光入射口の後方に位置されており、当該光入射口と集光レンズの焦点との離間距離は１８．１ｍｍである。

作製した光源装置（１）および比較用光源装置（１）の各々について、ライトガイドの光入射口に入射される光の光量を測定したところ、光源装置（１）においては、比較用光源装置（１）に比して大きな光量が得られ、具体的には、光源装置（１）の光入射口に入射される光の光量は、比較用光源装置（１）の光入射口に入射される光の光量を基準値１．０としたときの相対値で１．８であった。

この実験例１の結果から、凹面鏡が平行度の高い光を投射するものであっても、その平行度の高い光を集光レンズによって集光させることにより、ライトガイドに対して大きな光量で光を入射させることができることが確認された。

〔実験例２〕
実験例１で作製した光源装置（１）において、凹面鏡として、回転楕円鏡に代えて回転放物鏡を用い、その凹面鏡（回転放物鏡）の焦点が放電ランプ（超高圧水銀ランプ）の輝点位置に位置するように配設し、このような構成において、当該凹面鏡（回転放物鏡）における光投射口を構成する開口の直径を調整することにより、ライトガイドの光入射口に入射される光の光量が、当該光源装置（１）と同等となる光源装置（以下、「光源装置（２）」ともいう。）作製した。

作製した光源装置（２）について、凹面鏡（回転放物鏡）の開口の直径を確認したところ、光源装置（１）を構成する凹面鏡（回転楕円鏡）の開口の直径に比して大きく、具体的には、光源装置（２）の凹面鏡（回転放物鏡）の開口の直径は、光源装置（１）の凹面鏡（回転楕円鏡）の開口の直径を基準値１．０としたときの相対値で１．３０であった。

この実験例２の結果から、凹面鏡として回転楕円鏡を用いることにより、凹面鏡として回転放物鏡を用いる場合に比して、光投射口を構成する開口を大きくすることなく、放電ランプからの放射光を高い効率で集光して投射することができ、従って、大きな設計の自由度が得られ、容易に小型化を図ることができることが確認された。

１０ 光源装置
１１ 筐体
１１Ａ、１１Ｂ 側面部
１２ ランプ保持部
１３ ライトガイド保持部
１７ 光量調整部材
１７Ａ 遮光板
１７Ｂ 開口
２０ 光源
２１ 放電ランプ
２２ 発光管
２２Ａ 発光部
２２Ｂ 封止部
２３ 電極
２５ 凹面鏡
２６ 光反射部分
２７ 開口
３０ ライトガイド
３１Ａ 光入射口
３３ クラッド
３４ 光透過性液体
３６ ロッド
３８ フレキシブルメタルシース
３９Ａ メタルフェルール
３９Ｂ ガスケット
４０ 遮光体
４１Ａ、４１Ｂ 開口
４５ 赤外線カットフィルタ
４６ 集光レンズ
４８ 遮光体用支持体
５２ ライトガイド
５３Ａ 光入射口
５５ 光源
５６ 集光鏡

Claims (2)

1. 放電ランプと、当該放電ランプからの放射光を受けて略平行光を投射する回転楕円鏡と、当該回転楕円鏡からの投射光が入射されるライトガイドとを備えており、
   前記ライトガイドが、クラッド内に光透過性液体が封入されてなる液体ファイバよりなり、
   前記回転楕円鏡からの投射光がライトガイドの光入射口に至るまでの光路上に、多層反射膜よりなる赤外線反射層を有する赤外線カットフィルタおよび当該赤外線カットフィルタよりも当該光路における光の進行方向前方に位置された集光レンズが設けられており、
   前記赤外線カットフィルタに対する光の入射角度が１５°以下であることを特徴とする光源装置。
2. 前記回転楕円鏡は、第１焦点が放電ランプの輝点に位置し、第２焦点がライトガイドの光入射口の配置位置から当該第１焦点と離れる方向に離間して位置するものであり、
   前記集光レンズは、焦点が前記ライトガイドの光入射口の配置位置から前記回転楕円鏡の第１焦点と離れる方向に離間して位置するものであることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。