JP5754532B1 - Light guide component and light source device - Google Patents

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Abstract

【課題】光源の発光点が大きい場合でも、集光点での集光性の低下を抑制すること。【解決手段】複数の発光点たるLEDチップ26を有するLEDパッケージ24Aから少なくとも受光点の近傍まで延び、前記LEDパッケージ24Aの光を集光して前記受光点に導く第1反射面50を備え、前記第1反射面50は、前記LEDチップ26を第1焦点f1、及び前記受光点を第2焦点f2として前記LEDチップ26ごとに規定される楕円反射面70の各々を重畳して形成した集光型導光器8を構成した。【選択図】図7Even if a light emitting point of a light source is large, it is possible to suppress a decrease in light condensing performance at a condensing point. A first reflecting surface extends from an LED package having a plurality of LED chips as light emitting points to at least the vicinity of a light receiving point, and condenses light from the LED package and guides the light to the light receiving point. The first reflection surface 50 is formed by overlapping each of the elliptical reflection surfaces 70 defined for each LED chip 26 with the LED chip 26 as the first focal point f1 and the light receiving point as the second focal point f2. An optical light guide 8 was constructed. [Selection] Figure 7

Description

本発明は、光源の光を受光体に導く導光技術に関する。   The present invention relates to a light guide technique for guiding light from a light source to a photoreceptor.

産業用の機器として広く用いられている内視鏡は、通常、観察箇所に照明光を導光するライトガイドを備え、このライトガイドに照明光を入射する光源装置が知られている(例えば、特許文献1、及び特許文献2参照)。
また近年では、発光点が小さいながらも単位面積当たりの光量が大きいLEDが実用化されている。
Endoscopes widely used as industrial equipment usually include a light guide that guides illumination light to an observation location, and a light source device that makes illumination light incident on the light guide is known (for example, (See Patent Document 1 and Patent Document 2).
In recent years, LEDs having a small light emitting point and a large amount of light per unit area have been put into practical use.

特開2012−105715号公報JP 2012-105715 A 特開2011−200380号公報JP 2011-200380 A

しかしながら、光源装置は、一般に、光源の光をライトガイドの入射面に集光する集光光学系を備えているものの、従来の集光光学系では、ライトガイドにおけるLEDの発光の利用効率が低く、LEDの発光を内視鏡の照明光として効率良く利用することが困難である。特に、発光点が大きくなるほど集光点における集光性が低下することから、この問題は顕著になる。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、光源の発光点が大きい場合でも、集光点における集光性の低下を抑制できる導光部品、及び光源装置を提供することを目的とする。
However, the light source device generally includes a condensing optical system that condenses the light of the light source on the incident surface of the light guide. However, in the conventional condensing optical system, the light emission efficiency of the LED in the light guide is low. It is difficult to efficiently use the light emission of the LED as illumination light for the endoscope. In particular, this problem becomes conspicuous because the light condensing performance at the condensing point decreases as the light emitting point increases.
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a light guide component and a light source device that can suppress a decrease in light condensing performance at a light condensing point even when the light emitting point of the light source is large. And

上記目的を達成するために、本発明は、発光面の大きさが光学設計上、点の発光点とみなせる程に小さな複数の発光素子を隣接配置して、みかけの発光面が形成された光源から少なくとも受光点の近傍まで延び、前記光源の光を集光して前記受光点に導く反射面を備え、前記反射面は、前記光源のみかけの発光面の中心と前記受光点を結ぶ線を中心軸とする筒状であり、かつ、前記発光素子による発光点を第1焦点、及び前記受光点を第2焦点として前記発光素子による発光点ごとに規定される楕円反射面の各々を重畳して成ることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a light source in which an apparent light emitting surface is formed by arranging a plurality of light emitting elements adjacent to each other so that the light emitting surface can be regarded as a point light emitting point in terms of optical design. Extending to at least the vicinity of the light receiving point, and includes a reflecting surface that collects light from the light source and guides it to the light receiving point, and the reflecting surface has a line connecting the center of the apparent light emitting surface and the light receiving point. a tubular and the central axis, and the first focal point of the light emitting point by the light emitting element, and superimposing the respective ellipsoidal reflective surface which is specified for each light emitting point by the light emitting element said light receiving point as a second focal point It is characterized by comprising.

また本発明は、上記導光部品において、前記光源のみかけの発光面の中心を中心とした円上に配置された前記発光素子による各発光点に対応して前記楕円反射面が規定されていることを特徴とする。 According to the present invention, in the light guide component, the elliptical reflecting surface is defined corresponding to each light emitting point by the light emitting element arranged on a circle centered on the center of the apparent light emitting surface of the light source . It is characterized by that.

また本発明は、上記導光部品において、前記反射面を、いずれかの前記発光素子による発光点を第1焦点、及び前記受光点を第2焦点として規定される楕円曲線を、前記発光素子による発光点の配置の中心と前記受光点を結ぶ直線を中心に回転させた回転体の形状としたことを特徴とする。 According to the present invention, in the light guide component, an elliptic curve defined by the light emitting point of the light emitting element as a first focal point and the light receiving point as a second focal point is defined by the light emitting element. It is characterized in that the shape of the rotating body is rotated around a straight line connecting the center of the arrangement of the light emitting points and the light receiving point.

上記目的を達成するために、本発明は、複数のLEDが密集配置されて1つの発光面が形成された光源から少なくとも受光点の近傍まで延び、前記光源の光を集光して前記受光点に導く反射面を備え、前記反射面を、前記光源の発光面の内であって当該発光面の中心を外れた位置を第1焦点、及び前記受光点を第2焦点とする楕円曲線を、前記発光面の中心と前記受光点を結ぶ直線を中心に回転させた回転体の形状としたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention extends from a light source in which a plurality of LEDs are densely arranged to form a single light emitting surface to at least the vicinity of the light receiving point, condenses the light from the light source, and receives the light receiving point. An elliptic curve having a first focal point at a position off the center of the light emitting surface within the light emitting surface of the light source and a second focal point at the light receiving point, It is characterized by having a shape of a rotating body rotated around a straight line connecting the center of the light emitting surface and the light receiving point.

また本発明は、上記いずれかの導光部品において、2つの前記反射面と、それぞれの前記反射面の光路を合成する光路合成光学素子と、を備え、一方の前記反射面に他方の前記反射面が接続され、それぞれの前記反射面の光路が前記光路合成光学素子により合成され、共通の前記受光点に集光することを特徴とする。   According to the present invention, in any one of the above light guide components, the two reflection surfaces and an optical path combining optical element that combines the optical paths of the reflection surfaces are provided. The optical paths of the respective reflecting surfaces are combined by the optical path combining optical element and condensed on the common light receiving point.

上記目的を達成するために、本発明は、上記のいずれかに記載の導光部品と、前記光源と、を備えたことを特徴とする光源装置を提供する。   In order to achieve the above object, the present invention provides a light source device comprising any of the light guide components described above and the light source.

また本発明は、上記光源装置において、上記導光部品は、2つの前記反射面と、それぞれの前記反射面の光路を合成する光路合成光学素子と、を備え、一方の前記反射面に他方の前記反射面が接続され、それぞれの前記反射面の光路が前記光路合成光学素子により合成され、共通の前記受光点に集光するものであり、2つの反射面のそれぞれに、波長帯域が互いに異なる光源を備えることを特徴とする。   According to the present invention, in the light source device, the light guide component includes two reflection surfaces and an optical path combining optical element that combines the optical paths of the reflection surfaces, and one reflection surface has the other. The reflecting surfaces are connected, the optical paths of the reflecting surfaces are combined by the optical path combining optical element, and collected at a common light receiving point, and the wavelength bands of the two reflecting surfaces are different from each other. A light source is provided.

本発明によれば、光源が複数の発光点を有し、或いは面発光することで、光源のみかけの発光点が大きい場合でも、集光点での集光性の低下が抑制され、ライトガイドにおける光源の利用効率の低下が抑えられる。   According to the present invention, since the light source has a plurality of light emitting points or emits light, even if the apparent light emitting point of the light source is large, a decrease in the light collecting property at the light collecting point is suppressed, and the light guide The reduction of the light source utilization efficiency in the case is suppressed.

本発明の実施形態に係る光源装置の正面側の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the front side of the light source device which concerns on embodiment of this invention. 光源装置の内部構造を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of a light source device. 光源装置の組み立て構造の説明図である。It is explanatory drawing of the assembly structure of a light source device. 内蔵部品ユニットの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of a built-in component unit. 集光型導光器が備える反射面の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the reflective surface with which a condensing light guide is provided. 楕円反射面の説明図である。It is explanatory drawing of an elliptical reflective surface. LEDパッケージの発光面の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the light emission surface of an LED package. 重畳楕円面の中心軸に垂直な面の断面図である。It is sectional drawing of a surface perpendicular | vertical to the central axis of a superimposition ellipsoid. 回転体(第1反射面)の中心軸を含む面の断面図である。It is sectional drawing of the surface containing the central axis of a rotary body (1st reflective surface). 集光型導光器の第2焦点における照度分布を示す図である。It is a figure which shows the illumination intensity distribution in the 2nd focus of a condensing type light guide. 本発明の変形例に係る第1反射面の説明図である。It is explanatory drawing of the 1st reflective surface which concerns on the modification of this invention.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図1は本実施形態に係る光源装置1の正面側の構成を示す斜視図であり、図2は光源装置1の内部構造を示す図である。なお、図2では、光源装置1の内部構造を示すために、光源装置1の上面の図示を省略している。
光源装置1は、人体内部を観察するための内視鏡が備えるライトガイド2(図2)に光を入射するものであり、ライトガイド2に入射した光は、当該ライトガイド2によって内視鏡の観察箇所に導光されて照明光として照射される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of the front side of the light source device 1 according to this embodiment, and FIG. 2 is a diagram showing the internal structure of the light source device 1. In FIG. 2, the upper surface of the light source device 1 is not shown in order to show the internal structure of the light source device 1.
The light source device 1 makes light incident on a light guide 2 (FIG. 2) provided in an endoscope for observing the inside of a human body. The light incident on the light guide 2 is endoscopic by the light guide 2. The light is guided to the observation location and irradiated as illumination light.

光源装置1は、図1に示すように、略直方体形状を成し、光源装置1の正面1Aには、通気孔4と、装着穴5とが設けられており、この装着穴5に上記ライトガイド2が装着される。光源装置1の底面1Bには、脚6が四隅に設けられている。また図2に示すように、光源装置1の背面1Cには、冷却用の空気を内部に吸い込んで導入する吸気孔11と、電源線や制御線等の配線が接続されるコネクタ38が設けられている。   As shown in FIG. 1, the light source device 1 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and the front surface 1 </ b> A of the light source device 1 is provided with a ventilation hole 4 and a mounting hole 5. A guide 2 is mounted. On the bottom surface 1B of the light source device 1, legs 6 are provided at the four corners. As shown in FIG. 2, the back surface 1 </ b> C of the light source device 1 is provided with an intake hole 11 through which cooling air is sucked and introduced, and a connector 38 to which wiring such as a power supply line and a control line is connected. ing.

光源装置1は、ケース体3を備え、このケース体3には、図2に示すように、2つの光源ユニット7A、7Bと、集光型導光器8と、ホルダーユニット9と、放熱ファン10とが収められている。
具体的には、ケース体3の中には正面3Aの側に載置ステージ12が設けられており、この載置ステージ12にホルダーユニット9が組み付けられて載置されている。また、ケース体3の中には、載置ステージ12から背面3Cの側に延びるフレーム板13が設けられており、このフレーム板13に、上記光源ユニット7A、7B、集光型導光器8、及び放熱ファン10が組み付けられている。
The light source device 1 includes a case body 3, which includes two light source units 7A and 7B, a condensing light guide 8, a holder unit 9, and a heat dissipation fan, as shown in FIG. 10 is stored.
Specifically, a mounting stage 12 is provided in the case body 3 on the side of the front surface 3 </ b> A, and the holder unit 9 is mounted on the mounting stage 12. The case body 3 is provided with a frame plate 13 extending from the mounting stage 12 toward the back surface 3C. The light source units 7A and 7B and the concentrating light guide 8 are provided on the frame plate 13. And the heat radiating fan 10 are assembled.

図3は、光源装置1の組み立て構造を説明するための説明図である。
ケース体3の背面にはユニット挿入口15が設けられ、このユニット挿入口15から内蔵部品ユニット16が挿入されて内部に組み込まれる。内蔵部品ユニット16は、上記フレーム板13に、光源ユニット7A、7B、集光型導光器8、及び放熱ファン10を予め組み付けたユニット体である。この内蔵部品ユニット16にはバックパネル17が組み付けられており、このバックパネル17がケース体3のユニット挿入口15を閉塞して光源装置1の上記背面1Cを構成する。
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining an assembly structure of the light source device 1.
A unit insertion port 15 is provided on the back surface of the case body 3, and a built-in component unit 16 is inserted from the unit insertion port 15 and incorporated therein. The built-in component unit 16 is a unit body in which the light source units 7 </ b> A and 7 </ b> B, the condensing light guide 8, and the heat radiating fan 10 are assembled to the frame plate 13 in advance. A back panel 17 is assembled to the built-in component unit 16, and the back panel 17 closes the unit insertion port 15 of the case body 3 to constitute the back surface 1 </ b> C of the light source device 1.

図4は内蔵部品ユニット16の分解斜視図である。
フレーム板13の両縁にはガイド片18、18が設けられ、また図3に示すように、ケース体3の内側にはガイド片18、18を案内するガイド溝19が設けられている。内蔵部品ユニット16の挿入時には、ガイド片18、18がガイド溝19に沿って案内されることで、ケース体3の内部で正確に位置決めされる。
また、ケース体3に内蔵部品ユニット16を組み付けた際に、このケース体3の中に予め固定されているホルダーユニット9と、内蔵部品ユニット16の集光型導光器8との位置ズレを防止するために、フレーム板13の先端部13B、すなわちホルダーユニット9を固定する載置ステージ12との当接面には、2本の位置決めピン20が設けられている。内蔵部品ユニット16をケース体3に挿入したときには、これら位置決めピン20が載置ステージ12の位置決め穴(図示せず)に係合し、ホルダーユニット9に対し集光型導光器8が正確に位置決めされる。
FIG. 4 is an exploded perspective view of the built-in component unit 16.
Guide pieces 18, 18 are provided on both edges of the frame plate 13, and as shown in FIG. 3, guide grooves 19 for guiding the guide pieces 18, 18 are provided inside the case body 3. When the built-in component unit 16 is inserted, the guide pieces 18 and 18 are guided along the guide groove 19 to be accurately positioned inside the case body 3.
Further, when the built-in component unit 16 is assembled to the case body 3, the positional deviation between the holder unit 9 fixed in advance in the case body 3 and the concentrating light guide 8 of the built-in component unit 16 is shifted. In order to prevent this, two positioning pins 20 are provided on the front end portion 13B of the frame plate 13, that is, the contact surface with the mounting stage 12 that fixes the holder unit 9. When the built-in component unit 16 is inserted into the case body 3, these positioning pins 20 engage with positioning holes (not shown) of the mounting stage 12, and the condensing light guide 8 is accurately positioned with respect to the holder unit 9. Positioned.

次いで、内蔵部品ユニット16の各部について詳述する。
光源ユニット7A、及び光源ユニット7Bのそれぞれは、光源装置1の光源を構成するユニットであり、互いに発光波長を異にする。すなわち図4に示すように、光源ユニット7Aは第1波長帯域Δλ1の光を放射するLEDユニット21Aを備え、光源ユニット7Bは第1波長帯域Δλ1と異なる第2波長帯域Δλ2の光を放射するLEDユニット21Bを備えている。第1波長帯域Δλ1、及び第2波長帯域Δλ2については後述する。
Next, each part of the built-in component unit 16 will be described in detail.
Each of the light source unit 7A and the light source unit 7B is a unit constituting a light source of the light source device 1, and has different emission wavelengths. That is, as shown in FIG. 4, the light source unit 7A includes an LED unit 21A that emits light of the first wavelength band Δλ1, and the light source unit 7B is an LED that emits light of the second wavelength band Δλ2 different from the first wavelength band Δλ1. A unit 21B is provided. The first wavelength band Δλ1 and the second wavelength band Δλ2 will be described later.

LEDユニット21Aは第1波長帯域Δλ1の光を放射するLEDパッケージ24Aと、このLEDパッケージ24Aを実装したLED基板23とを備えている。またLEDユニット21Bは、LEDユニット21Aと同様に、第2波長帯域Δλ2の光を放射するLEDパッケージ24BをLED基板23に実装して構成されている。   The LED unit 21A includes an LED package 24A that emits light in the first wavelength band Δλ1, and an LED substrate 23 on which the LED package 24A is mounted. Similarly to the LED unit 21A, the LED unit 21B is configured by mounting an LED package 24B that emits light in the second wavelength band Δλ2 on the LED substrate 23.

LEDパッケージ24A、24Bは、発光素子の一例たる複数のLEDチップ26(図7)と、これらのLEDチップ26を覆う樹脂製の砲弾型のレンズ体39を備えている。各LEDチップ26は略1mm角の平面視正方形を成し、それぞれの上面が発光面(図7)となって発光する。LEDパッケージ24A、24Bでは、これらLEDチップ26の発光面27が集まってLEDパッケージ24A、24Bのみかけの発光面29(図7)が形成される。   The LED packages 24 </ b> A and 24 </ b> B include a plurality of LED chips 26 (FIG. 7) as an example of a light emitting element, and a resin-made bullet-shaped lens body 39 that covers these LED chips 26. Each LED chip 26 forms a square of about 1 mm square in plan view, and each upper surface serves as a light emitting surface (FIG. 7) and emits light. In the LED packages 24A and 24B, the light emitting surfaces 27 of these LED chips 26 gather to form an apparent light emitting surface 29 (FIG. 7) of the LED packages 24A and 24B.

また光源ユニット7A、7Bは、図4に示すように、LEDユニット21A、21Bの発熱を放熱する放熱ユニット22を備えている。
放熱ユニット22は、LEDユニット21A、21BのLED基板23が載置される高熱伝導性材から形成されたユニット体であり、多数の放熱フィン25を一体に備えている。
Further, as shown in FIG. 4, the light source units 7A and 7B include a heat radiating unit 22 that radiates heat generated by the LED units 21A and 21B.
The heat radiating unit 22 is a unit body formed of a high thermal conductivity material on which the LED substrates 23 of the LED units 21A and 21B are placed, and includes a large number of heat radiating fins 25 integrally.

これら光源ユニット7A、7Bは、それぞれのLEDパッケージ24A、24Bの光軸Kがフレーム板13の上面13Aに対して略平行、かつ互いの光軸Kが90度で交差するように、当該上面13Aに略垂直に立てて取り付けられている。
この光源装置1では、光源ユニット7Aがバックパネル17に対面して配置され、このバックパネル17には吸い込み式の上記放熱ファン10が設けられている。放熱ファン10は吸気孔11から外気を吸い込み、当該外気は光源ユニット7A、7Bの放熱ユニット22に吹き付けられて空冷し、光源装置1の正面1Aの通気孔4から外部に放出される。
These light source units 7A and 7B have their upper surfaces 13A so that the optical axes K of the respective LED packages 24A and 24B are substantially parallel to the upper surface 13A of the frame plate 13 and the optical axes K intersect each other at 90 degrees. It is mounted almost vertically.
In the light source device 1, the light source unit 7 </ b> A is disposed so as to face the back panel 17, and the back heat radiation fan 10 is provided on the back panel 17. The heat radiating fan 10 sucks outside air from the air intake holes 11, and the outside air is blown to the heat radiating units 22 of the light source units 7 </ b> A and 7 </ b> B to be air-cooled and discharged outside through the air holes 4 on the front surface 1 </ b> A of the light source device 1.

これら光源ユニット7A、7Bは、例えばフレーム板13の裏側等に配置されたLEDドライブ回路(図示せず)によって点灯制御されており、この光源装置1では、2つの光源ユニット7A、7Bを同時に点灯し、或いは一方のみを点灯することが可能になっている。   The light source units 7A and 7B are controlled to be lit by an LED drive circuit (not shown) disposed on the back side of the frame plate 13, for example. In the light source device 1, the two light source units 7A and 7B are lit simultaneously. Or only one of them can be lit.

集光型導光器8は、光源ユニット7A、7Bの光を合成し、かつ集光しながらホルダーユニット9に導光して入射する導光部品であり、図3に示すように、略直方体形状を成し、フレーム板13に四隅をネジ止めして固定されている。
この集光型導光器8は、図4に示すように、上下に接合される一対の板材30、31を有し、各々の板材30、31の接合面には、表面に反射金属膜が蒸着された凹部が形成されている。これら板材30、31は例えば樹脂材を材料として金型等を用いて成形され、凹部の形状が正確に形成されている。これら凹部は、両者の合わせによって、導光機能、及び集光機能を有した反射面40を構成する。この反射面40の詳細は後述する。
The condensing light guide 8 is a light guide component that combines the light of the light source units 7A and 7B and guides the light to the holder unit 9 while condensing it. As shown in FIG. It has a shape and is fixed to the frame plate 13 by screwing four corners.
As shown in FIG. 4, the concentrating light guide 8 has a pair of plate members 30 and 31 that are joined up and down, and a reflection metal film is formed on the surface of the joining surface of each plate member 30 and 31. A deposited recess is formed. These plate members 30 and 31 are formed by using, for example, a mold made of a resin material, and the shape of the recesses is accurately formed. These recesses constitute a reflecting surface 40 having a light guiding function and a light collecting function by combining them. Details of the reflecting surface 40 will be described later.

集光型導光器8には、光源ユニット7A、7Bのそれぞれの配置位置に対応して、光を反射面40に取り込む光源側開口32、33が設けられ、また前面には出射開口たる受光側開口34が設けられ、この受光側開口34にホルダーユニット9が接続されている。
光源側開口32、33には、LEDパッケージ24A、24Bのレンズ体39が挿入され、光源側開口32、33からの光漏れが抑制されている。
The concentrating light guide 8 is provided with light source side openings 32 and 33 for taking light into the reflecting surface 40 corresponding to the arrangement positions of the light source units 7A and 7B, and light reception as an emission opening on the front surface. A side opening 34 is provided, and the holder unit 9 is connected to the light receiving side opening 34.
The lens bodies 39 of the LED packages 24A and 24B are inserted into the light source side openings 32 and 33, and light leakage from the light source side openings 32 and 33 is suppressed.

ホルダーユニット9は、ライトガイド2の入射端を、集光型導光器8の出射端(後述する第2焦点f2)に対し位置決めして保持するものであり、前掲図2に示すように、ケース体3の載置ステージ12に予め固定して組み付けられている。   The holder unit 9 is for positioning and holding the incident end of the light guide 2 with respect to the emission end (second focal point f2 described later) of the condensing light guide 8, and as shown in FIG. The case body 3 is fixed and assembled to the mounting stage 12 in advance.

図5は、集光型導光器8が備える反射面40の構成を模式的に示す図である。
反射面40は、光源ユニット7A、7BのLEDパッケージ24A、24Bが放射する光をライトガイド2の入射端面35に集光する集光光学系であり、LEDパッケージ24A、24Bからライトガイド2の入射端面35の近傍(手前)までの間の全てを包囲する形状を成している。
具体的には、反射面40は、入射端面35の近傍まで延びる長細い筒状の第1反射面50と、この第1反射面50の側面に垂直に接続された筒状の第2反射面51とを備え、第1反射面50の端部にはLEDパッケージ24Aが配置され、第2反射面51の端部にはLEDパッケージ24Bが配置されている。
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating the configuration of the reflecting surface 40 included in the concentrating light guide 8.
The reflecting surface 40 is a condensing optical system that condenses the light emitted from the LED packages 24A and 24B of the light source units 7A and 7B onto the incident end surface 35 of the light guide 2, and the light guide 2 is incident from the LED packages 24A and 24B. It has a shape that surrounds everything up to the vicinity of the end face 35 (front side).
Specifically, the reflecting surface 40 includes an elongated cylindrical first reflecting surface 50 extending to the vicinity of the incident end surface 35 and a cylindrical second reflecting surface connected perpendicularly to the side surface of the first reflecting surface 50. 51, the LED package 24 </ b> A is disposed at the end of the first reflecting surface 50, and the LED package 24 </ b> B is disposed at the end of the second reflecting surface 51.

第1反射面50は、中心軸L1を有した筒状の集光反射面であり、この例では、中心軸L1に沿った長さが略150mm、中心軸L1に垂直な方向における最大幅が略33.8mmの葉巻型や楕円体に似た形状を成している。
この第1反射面50は、中心軸L1上の両端が開口し、それぞれが上記光源側開口32、及び受光側開口34として形成されている。光源側開口32には、中心軸L1に光軸Kを合わせてLEDパッケージ24Aが配置され、LEDパッケージ24Aの光が光源側開口32から第1反射面50に入射される。受光側開口34には、距離Wで離間した位置にライトガイド2の入射端面35が配置され、この入射端面35には、第1反射面50によって集光されながら導光したLEDパッケージ24Aの光が入射される。
The first reflecting surface 50 is a cylindrical condensing reflecting surface having a central axis L1, and in this example, the length along the central axis L1 is approximately 150 mm, and the maximum width in the direction perpendicular to the central axis L1 is It has a shape resembling an approximately 33.8 mm cigar or ellipsoid.
The first reflecting surface 50 is open at both ends on the central axis L1 and is formed as the light source side opening 32 and the light receiving side opening 34, respectively. The LED package 24A is arranged in the light source side opening 32 with the optical axis K aligned with the central axis L1, and the light of the LED package 24A is incident on the first reflecting surface 50 from the light source side opening 32. An incident end face 35 of the light guide 2 is disposed at a position separated by a distance W in the light receiving side opening 34, and the light of the LED package 24 </ b> A guided while being condensed by the first reflecting surface 50 on the incident end face 35. Is incident.

第2反射面51は、中心軸L2を有した集光反射面であり、第1反射面50に接続されていない側の端部が開口し、光源側開口33として形成されている。光源側開口33には、中心軸L2に光軸Kを合わせてLEDパッケージ24Bが配置され第2反射面51に光が入射される。この第2反射面51は、その中心軸L2が上記第1反射面50の中心軸L1に垂直に交差するように、当該第2反射面51は第1反射面50の側面に連結されている。   The second reflecting surface 51 is a condensing reflecting surface having a central axis L <b> 2, and an end portion on the side not connected to the first reflecting surface 50 is opened and formed as a light source side opening 33. In the light source side opening 33, the LED package 24 </ b> B is disposed with the optical axis K aligned with the central axis L <b> 2, and light is incident on the second reflecting surface 51. The second reflective surface 51 is connected to the side surface of the first reflective surface 50 so that the central axis L2 of the second reflective surface 51 intersects the central axis L1 of the first reflective surface 50 perpendicularly. .

第1反射面50の中心軸L1上には中心軸L2との交点Mにダイクロイックミラー55が配置されている。ダイクロイックミラー55は、中心軸L1、L2の各々に対して45度の入射角度で設けられ、第2反射面51の光路を第1反射面50の光路に合成する光路合成光学素子である。第1反射面50には、前掲図4に示すように、ミラー挿入溝43が設けられ、このミラー挿入溝43にダイクロイックミラー55の縁部を挿入して設けられる。
なお、ダイクロイックミラー55に代えて、例えばプリズムやハーフミラー等の他の光路合成光学素子を用いることもできる。
On the central axis L1 of the first reflecting surface 50, a dichroic mirror 55 is disposed at an intersection M with the central axis L2. The dichroic mirror 55 is an optical path combining optical element that is provided at an incident angle of 45 degrees with respect to each of the central axes L 1 and L 2 and combines the optical path of the second reflecting surface 51 with the optical path of the first reflecting surface 50. As shown in FIG. 4, the first reflecting surface 50 is provided with a mirror insertion groove 43, and the edge of the dichroic mirror 55 is inserted into the mirror insertion groove 43.
Instead of the dichroic mirror 55, other optical path combining optical elements such as a prism and a half mirror can be used.

反射面40にあっては、ダイクロイックミラー55が交点Mに配置されることで、第2反射面51が交点Mからみて第1反射面50と幾何光学的に等価(すなわち、同一構造)とみなせるように構成される。したがって、第2反射面51の光源側開口33から入射した光は、第1反射面50と同様に、第2反射面51の受光側開口34に向けて集光されながら導光され、ライトガイド2の入射端面35に入射されることとなる。   In the reflective surface 40, the dichroic mirror 55 is disposed at the intersection point M, so that the second reflective surface 51 can be regarded as geometrically optically equivalent to the first reflective surface 50 as viewed from the intersection point M (that is, the same structure). Configured as follows. Therefore, the light incident from the light source side opening 33 of the second reflecting surface 51 is guided while being condensed toward the light receiving side opening 34 of the second reflecting surface 51, similarly to the first reflecting surface 50, and the light guide. 2 is incident on the second incident end face 35.

反射面40には、上述の通り、第1波長帯域Δλ1を放射するLEDパッケージ24Aの光、及び第2波長帯域Δλ2を放射するLEDパッケージ24Bの光が入射されることから、両者を点滅状態に応じて、第1波長帯域Δλ1の光、第2波長帯域Δλ2の光、及び第1、及び第2波長帯域Δλ1、Δλ2を合成した波長帯域の光のいずれかが受光側開口34に入射される。   As described above, the light of the LED package 24A that radiates the first wavelength band Δλ1 and the light of the LED package 24B that radiates the second wavelength band Δλ2 are incident on the reflecting surface 40, so that both of them blink. Accordingly, the light in the first wavelength band Δλ1, the light in the second wavelength band Δλ2, and the light in the wavelength band obtained by combining the first and second wavelength bands Δλ1 and Δλ2 are incident on the light receiving side opening 34. .

ここで、第2反射面51は、第1反射面50と幾何光学的に等価であるから、集光型導光器8の反射面40の導光機能、集光機能、及び光路については、図5における第1反射面50によって説明される。
第1反射面50は、光源側開口32の発光を受光側開口34に集光する集光反射面であるが、一般には、発光点の光を受光点に集光する反射型光学系として楕円反射面が知られており、第1反射面50を説明する前に、この楕円反射面について概説する。
Here, since the second reflection surface 51 is geometrically optically equivalent to the first reflection surface 50, the light guide function, the light collection function, and the optical path of the reflection surface 40 of the light condensing type light guide 8 are as follows. This is explained by the first reflecting surface 50 in FIG.
The first reflecting surface 50 is a condensing reflecting surface that condenses the light emitted from the light source side opening 32 to the light receiving side opening 34. In general, the first reflecting surface 50 is elliptical as a reflective optical system that condenses the light at the light emitting point at the light receiving point. The reflection surface is known, and before describing the first reflection surface 50, this elliptical reflection surface will be outlined.

図6は楕円反射面70の説明図である。
楕円反射面70は、第1焦点f1、及び第2焦点f2の2つの焦点を有し、第1焦点f1の発光を第2焦点f2に集光する反射面である。したがって、楕円反射面70の第1焦点f1にLEDパッケージ24Aを配置し、第2焦点f2にライトガイド2の入射端面35を配置すれば、理想的には、LEDパッケージ24Aの全ての光が入射端面35に集光することとなる。
FIG. 6 is an explanatory diagram of the elliptical reflecting surface 70.
The elliptical reflecting surface 70 is a reflecting surface that has two focal points, a first focal point f1 and a second focal point f2, and condenses light emitted from the first focal point f1 on the second focal point f2. Therefore, if the LED package 24A is arranged at the first focal point f1 of the elliptical reflecting surface 70 and the incident end face 35 of the light guide 2 is arranged at the second focal point f2, ideally all the light of the LED package 24A is incident. The light is condensed on the end face 35.

しかしながら、LEDパッケージ24Aの発光面29は、図5に示すように、第1反射面50の光学設計上、点とみなせる程に小さくはなく、ある大きさD1を有する。このため、図6に示すように、第1焦点f1の発光面29から第2焦点f2に向かう反射光には、発光面29の大きさD1に応じた角度γで拡がり、第2焦点f2から外れる成分が生じる。この結果、ライトガイド2の入射端面35の開口径D2(図5)の範囲に入射しない成分が生じてロスとなることから、光の利用効率が低下することになる。   However, as shown in FIG. 5, the light emitting surface 29 of the LED package 24 </ b> A is not small enough to be regarded as a point in the optical design of the first reflecting surface 50, and has a certain size D <b> 1. Therefore, as shown in FIG. 6, the reflected light traveling from the light emitting surface 29 of the first focal point f1 toward the second focal point f2 spreads at an angle γ corresponding to the size D1 of the light emitting surface 29, and from the second focal point f2. The component which comes off arises. As a result, a component that does not enter the range of the opening diameter D2 (FIG. 5) of the incident end face 35 of the light guide 2 is generated and a loss occurs, so that the light use efficiency is lowered.

光の利用効率の低下は、ライトガイド2の開口数NAが小さくなるほど、ライトガイド2の入射端面35の開口径D2が小さくなるほど、及び、LEDパッケージ24Aの発光面29の大きさD1が大きくなるほど顕著となる。   The light use efficiency decreases as the numerical aperture NA of the light guide 2 decreases, the aperture diameter D2 of the incident end face 35 of the light guide 2 decreases, and the size D1 of the light emitting surface 29 of the LED package 24A increases. Become prominent.

一般に、内視鏡では、ライトガイド2の開口数NAが小さいほど、照明光の指向性が高められるから、狭い範囲に光量を集めて照射できる。この光源装置1では、開口数NAが0.2〜0.35(最大入射角θmax=Arcsin(NA)=11.5°〜20°)、開口径D2が約4mmのライトガイド2が用いられており、一般的なライトガイドよりも開口数NA、及び開口径D2が共に小さくなっている。さらに、この光源装置1では、LEDパッケージ24Aの発光面29の大きさD1が略2〜3mmであり、何ら対策を施さなければ、光の利用効率の低下が顕著となる。   Generally, in an endoscope, as the numerical aperture NA of the light guide 2 is smaller, the directivity of illumination light is improved, so that a light amount can be collected and irradiated in a narrow range. In the light source device 1, a light guide 2 having a numerical aperture NA of 0.2 to 0.35 (maximum incident angle θmax = Arcsin (NA) = 11.5 ° to 20 °) and an aperture diameter D2 of about 4 mm is used. The numerical aperture NA and the aperture diameter D2 are both smaller than those of a general light guide. Further, in the light source device 1, the size D1 of the light emitting surface 29 of the LED package 24A is approximately 2 to 3 mm, and if no measures are taken, the light use efficiency is significantly reduced.

そこで、この集光型導光器8では、第1、及び第2反射面50、51を楕円反射面70とするのではなく、次のようにして、発光面29が大きさD1を有する場合でも、集光性の低下が抑えられるようにしている。   Therefore, in this concentrating light guide 8, the first and second reflecting surfaces 50 and 51 are not the elliptically reflecting surfaces 70, but the light emitting surface 29 has the size D1 as follows. However, the decrease in light collecting property is suppressed.

図7はLEDパッケージ24Aの発光面29の構成を示す模式図である。
LEDパッケージ24Aは、上述の通り、複数(図示例では4つ)の発光素子の一例たるLEDチップ26を備えている。それぞれのLEDチップ26は、1mm四方の平面視略矩形の発光面27を有し、これらの発光面27を格子状に隣接配置することで、2〜3mm四方に亘るLEDパッケージ24Aのみかけの発光面29が形成されている。なお、LEDパッケージ24Bの構成も、LEDチップ26の発光波長帯域が異なる点を除きLEDパッケージ24Aと同じである。
FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of the light emitting surface 29 of the LED package 24A.
As described above, the LED package 24A includes the LED chips 26 as an example of a plurality of (four in the illustrated example) light emitting elements. Each LED chip 26 has a 1 mm square light emitting surface 27 that is substantially rectangular in plan view. By arranging these light emitting surfaces 27 adjacent to each other in a lattice shape, an apparent light emission of the LED package 24A covering 2 to 3 mm square. A surface 29 is formed. The configuration of the LED package 24B is the same as that of the LED package 24A except that the emission wavelength band of the LED chip 26 is different.

ここで、LEDチップ26の発光面27は、その大きさD3が光学設計上、点とみなせる程度、或いは、光の利用効率が妥当な範囲に収まる程度に小さいものが用いられており、当該LEDチップ26の発光面27は発光点Pとみなせるようになっている。
したがって、LEDパッケージ24Aが1個のLEDチップ26のみを備えると仮定した場合には、第1反射面50に図6に示した楕円反射面70を用いるだけで、当該LEDパッケージ24Aの光をライトガイド2の入射端面35に効率良く入射させることができる。
しかしながら、LEDパッケージ24Aは、複数のLEDチップ26を備えることから、1つのLEDチップ26に対して楕円反射面70を設定すると、他のLEDチップ26に対して十分な集光作用が得られない。
Here, the light emitting surface 27 of the LED chip 26 is small enough that the size D3 can be regarded as a point in the optical design, or the light use efficiency is within a reasonable range. The light emitting surface 27 of the chip 26 can be regarded as a light emitting point P.
Therefore, when it is assumed that the LED package 24A includes only one LED chip 26, the light of the LED package 24A can be written only by using the elliptical reflection surface 70 shown in FIG. The light can be efficiently incident on the incident end face 35 of the guide 2.
However, since the LED package 24 </ b> A includes a plurality of LED chips 26, when the elliptical reflecting surface 70 is set for one LED chip 26, a sufficient light collecting action cannot be obtained for the other LED chips 26. .

そこで、図8に示すように、それぞれのLEDチップ26ごとに規定される楕円反射面70の全てを重畳した重畳楕円面80を形成する。この重畳楕円面80によれば、第2焦点f2への集光作用が全てのLEDチップ26に対して得られることから、LEDパッケージ24Aが複数のLEDチップ26を備える場合であっても、第2焦点f2に光を集め、光の利用効率の低下が抑制されるのである。
特に、図7に示すように、LEDパッケージ24Aにおいて、中心Oを中心とした円上に各LEDチップ26の発光面27を配置することで、全てのLEDチップ26に対して均等に第2焦点f2への集光作用が得られる。
Therefore, as shown in FIG. 8, a superimposed elliptical surface 80 is formed by superimposing all the elliptical reflective surfaces 70 defined for each LED chip 26. According to the superimposed elliptical surface 80, since the light condensing action to the second focal point f2 is obtained for all the LED chips 26, even if the LED package 24A includes a plurality of LED chips 26, Light is collected at the two focal points f2, and a decrease in the light utilization efficiency is suppressed.
In particular, as shown in FIG. 7, in the LED package 24 </ b> A, the light emitting surface 27 of each LED chip 26 is arranged on a circle centered on the center O, so that the second focal point is equally distributed to all the LED chips 26. The light condensing action to f2 is obtained.

ここで、重畳楕円面80は、図8に示すように、各楕円反射面70を合成した図形の輪郭を結んで形成されることから、各楕円反射面70を繋ぐ境界線81を面内に有し、形状が複雑化する。これに加え、この重畳楕円面80は、各楕円反射面70によって中心軸L1の周りに異方性を有することになる。このため、LEDパッケージ24Aの各LEDチップ26を、重畳楕円面80の各楕円反射面70の第1焦点f1に合わせて配置されていなければ、かえって集光性が低下してしまうこととなり、重畳楕円面80とLEDパッケージ24Aの位置合わせが煩雑となる。   Here, as shown in FIG. 8, the overlapping ellipsoidal surface 80 is formed by connecting the contours of the figure obtained by synthesizing the elliptical reflecting surfaces 70. It has a complicated shape. In addition, the overlapping ellipsoidal surface 80 has anisotropy around the central axis L <b> 1 by the respective ellipsoidal reflecting surfaces 70. For this reason, unless each LED chip 26 of the LED package 24A is arranged in alignment with the first focal point f1 of each elliptical reflecting surface 70 of the overlapping ellipsoidal surface 80, the light condensing property will be lowered. The alignment of the ellipsoid 80 and the LED package 24A becomes complicated.

そこで、第1反射面50では、次のようにして、集光性の低下を抑制しつつ、中心軸L1の周りの異方性を無くすようにしている。
すなわち、図9に示すように、いずれかのLEDチップ26の発光面27(発光点P)を第1焦点f1とし、ライトガイド2の入射端面35を第2焦点とする楕円曲線83を規定し、LEDパッケージ24Aの発光面29の中心Oと第2焦点f2を結ぶ直線(第1反射面50の中心軸L1)を中心に回転させた回転体85を第1反射面50としている。
Therefore, in the first reflecting surface 50, anisotropy around the central axis L1 is eliminated while suppressing a decrease in light collecting property as follows.
That is, as shown in FIG. 9, an elliptic curve 83 is defined in which the light emitting surface 27 (light emitting point P) of any LED chip 26 is the first focal point f1, and the incident end surface 35 of the light guide 2 is the second focal point. The rotating body 85 rotated about a straight line connecting the center O of the light emitting surface 29 of the LED package 24A and the second focal point f2 (the central axis L1 of the first reflecting surface 50) is used as the first reflecting surface 50.

LEDパッケージ24Aにあっては、上述の通り、各LEDチップ26の発光面27(中心P)が中心Oを中心とした円上に配置されているから、楕円曲線83を回転させた回転体85にあっては、回転に伴う第1焦点f1の軌跡Q(図7)が全てのLEDチップ26の発光面27の発光点Pを通過することになる。すなわち、この回転体85は、重畳楕円面80と同様に、LEDチップ26の発光面27(発光点P)ごとに規定される全ての楕円反射面70の成分を含むように重畳されたものと言える。   In the LED package 24A, as described above, the light emitting surface 27 (center P) of each LED chip 26 is arranged on a circle centered on the center O. Therefore, the rotating body 85 in which the elliptic curve 83 is rotated. In this case, the locus Q (FIG. 7) of the first focal point f1 accompanying the rotation passes through the light emitting points P of the light emitting surfaces 27 of all the LED chips 26. That is, the rotating body 85 is superimposed so as to include all the components of the elliptical reflecting surface 70 defined for each light emitting surface 27 (light emitting point P) of the LED chip 26, similarly to the superimposed elliptical surface 80. I can say that.

したがって、この回転体85の形状を第1反射面50の形状とすることで、LEDパッケージ24Aが複数のLEDチップ26を有する場合であっても集光性の低下が抑制される。これに加え、回転体85は、中心軸L1周りの回転体形状であるから中心軸L1の周りに異方性が無く、LEDパッケージ24Aの各LEDチップ26と第1反射面50の中心軸L1周りの位置合わせが不要となる。   Therefore, by reducing the shape of the rotating body 85 to the shape of the first reflecting surface 50, even if the LED package 24 </ b> A has a plurality of LED chips 26, a decrease in light collecting performance is suppressed. In addition, the rotator 85 has a rotator shape around the central axis L1, so there is no anisotropy around the central axis L1, and the central axis L1 of each LED chip 26 and the first reflecting surface 50 of the LED package 24A. Positioning around is unnecessary.

なお、この集光型導光器8の反射面40は、上述の通り、第1反射面50の他に、第2反射面51を有し、この第2反射面51も第1反射面50と同様に、上記回転体85によって構成されている。   In addition, the reflective surface 40 of this condensing type light guide 8 has the 2nd reflective surface 51 in addition to the 1st reflective surface 50 as above-mentioned, and this 2nd reflective surface 51 is also the 1st reflective surface 50. Similarly to the above, the rotating body 85 is used.

図10は集光型導光器8の第2焦点f2における照度分布を示す図である。
第1反射面50、及び第2反射面51を単純な楕円反射面70とした場合には、上述の通り、LEDパッケージ24Aの発光面29の大きさD1に起因して第2焦点f2における集光性が劣化し、図10に破線で示すような分布となる。
これに対して、この集光型導光器8によれば、第1反射面50、及び第2反射面51が上記回転体85によって構成されていることから、図10に示すように、第2焦点f2においては、中心軸L1に尖ったピークを有する照度分布となり、良好な集光性が得られる。
FIG. 10 is a diagram showing the illuminance distribution at the second focal point f2 of the concentrating light guide 8. As shown in FIG.
When the first reflecting surface 50 and the second reflecting surface 51 are simple elliptical reflecting surfaces 70, as described above, the collection at the second focal point f2 is caused by the size D1 of the light emitting surface 29 of the LED package 24A. The light property deteriorates, and the distribution is as shown by a broken line in FIG.
On the other hand, according to this condensing type light guide 8, since the 1st reflective surface 50 and the 2nd reflective surface 51 are comprised by the said rotary body 85, as shown in FIG. At the two focal points f2, an illuminance distribution having a sharp peak on the central axis L1 is obtained, and a good light collecting property is obtained.

また、発明者は、実験やシミュレーションを通じて、第2焦点f2における集光型導光器8の配光特性の半値角(2θ)は約26度であるのに対し、例えば第1反射面50、及び第2反射面51を単純な楕円反射面70とした場合、半値角(2θ)は約46°以上の値となる、との知見も得ている。   Further, the inventor has shown through experiments and simulations that the half-value angle (2θ) of the light distribution characteristic of the concentrating light guide 8 at the second focal point f2 is about 26 degrees, while the first reflecting surface 50, And when the 2nd reflective surface 51 is made into the simple elliptical reflective surface 70, the knowledge that a half value angle (2 (theta)) becomes a value of about 46 degrees or more is also acquired.

このように、集光型導光器8にあっては、複数のLEDチップ26を備えたLEDパッケージ24A、24Bを光源に用いた場合であっても、第2焦点f2における集光性が良好に維持されるので、この第2焦点f2に配置されたライトガイド2に効率良く光が入射されることとなる。   Thus, in the condensing light guide 8, even when the LED packages 24A and 24B including the plurality of LED chips 26 are used as the light source, the light condensing property at the second focal point f2 is good. Thus, light is efficiently incident on the light guide 2 disposed at the second focal point f2.

この光源装置1では、上述の通り、LEDパッケージ24A、24Bのそれぞれは、放射する光の波長帯域が異なり、LEDパッケージ24Aは第1波長帯域Δλ1の光を放射し、LEDパッケージ24Bは第2波長帯域Δλ2の光を放射する。
これら第1波長帯域Δλ1、及び第2波長帯域Δλ2は、光源装置1の使用目的等に応じて決定されており、この光源装置1では、内視鏡という用途、及びライトガイド2の材質に基づき、第1波長帯域Δλ1には波長700nm以下(近赤外波長以下の可視光)の波長帯域が設定され、第2波長帯域Δλ2には波長700nm以上(近赤外波長以上)の波長帯域が設定されている。なお、第1波長帯域Δλ1と第2波長帯域Δλ2は、一部が重複した帯域、すなわち完全に離れた帯域でなくても良い。
In the light source device 1, as described above, each of the LED packages 24A and 24B has a different wavelength band of emitted light, the LED package 24A emits light of the first wavelength band Δλ1, and the LED package 24B has a second wavelength. The light of the band Δλ2 is emitted.
The first wavelength band Δλ1 and the second wavelength band Δλ2 are determined in accordance with the purpose of use of the light source device 1, and the light source device 1 is based on the use of an endoscope and the material of the light guide 2. The first wavelength band Δλ1 is set with a wavelength band of 700 nm or less (visible light having a near infrared wavelength or less), and the second wavelength band Δλ2 is set with a wavelength band of 700 nm or more (near infrared wavelength or more). Has been. The first wavelength band Δλ1 and the second wavelength band Δλ2 do not have to be partially overlapped, that is, completely separated from each other.

第1波長帯域Δλ1の光を発するLEDパッケージ24Aは、赤色光(R)を発するLEDチップ26、緑色光(G)を発するLEDチップ26、青色光(B)を発するLEDチップ26、及び白色光を発するLEDチップ26の合計4つのLEDチップ26を、図7に示すように、格子状に配列して構成される。このように、発光色が異なるLEDチップ26を組み合わせることで、所望の波長帯域の光を容易に得ることができる。
一方、第2波長帯域Δλ2の光を発するLEDパッケージ24Bは、同一の近赤外光(IR)を発する4つのLEDチップ26を、図7に示すように、格子状に配列して構成される。このように、同一発光色のLEDチップ26を組み合わせることで、光出力を容易に高めることができる。
The LED package 24A that emits light in the first wavelength band Δλ1 includes an LED chip 26 that emits red light (R), an LED chip 26 that emits green light (G), an LED chip 26 that emits blue light (B), and white light. As shown in FIG. 7, a total of four LED chips 26 of LED chips 26 that emit light are arranged in a grid pattern. As described above, by combining the LED chips 26 having different emission colors, light in a desired wavelength band can be easily obtained.
On the other hand, the LED package 24B that emits light in the second wavelength band Δλ2 is configured by arranging four LED chips 26 that emit the same near-infrared light (IR) in a grid pattern as shown in FIG. . Thus, the light output can be easily increased by combining the LED chips 26 having the same emission color.

そして、LEDパッケージ24A、24Bのそれぞれが複数のLEDチップ26を備えることにより、それぞれが大きな発光面29を有した場合でも、上記集光型導光器8を用いることで、それぞれの発光面29からの光の第2焦点f2への集光性を良好に維持し、ライトガイド2へ効率良く入射させることができるのである。   Each of the LED packages 24A and 24B includes the plurality of LED chips 26, so that even when each of the LED packages 24A and 24B has a large light emitting surface 29, each light emitting surface 29 is obtained by using the concentrating light guide 8. Therefore, the light condensing property to the second focal point f2 can be maintained satisfactorily, and can be efficiently incident on the light guide 2.

以上説明したように、本実施形態によれば、集光型導光器8の反射面40(第1反射面50)を、LEDパッケージ24Aが備えるLEDチップ26の発光面27を第1焦点f1、及び受光点たるライトガイド2の入射端面35を第2焦点f2として、LEDチップ26ごとに規定される楕円反射面70の各々を重畳して形成した。
これにより、第2焦点f2への集光作用が全てのLEDチップ26に対して得られ、LEDパッケージ24Aが複数のLEDチップ26を備える場合であっても集光性が良好に維持され、光の利用効率の低下が抑制される。
As described above, according to the present embodiment, the reflective surface 40 (first reflective surface 50) of the condensing light guide 8 is used, and the light emitting surface 27 of the LED chip 26 provided in the LED package 24A is used as the first focus f1. In addition, the incident end face 35 of the light guide 2 serving as a light receiving point is set as the second focal point f2, and each of the elliptical reflecting faces 70 defined for each LED chip 26 is overlapped.
Thereby, the condensing action to the second focal point f2 is obtained for all the LED chips 26, and even when the LED package 24A includes a plurality of LED chips 26, the light condensing performance is maintained well, and the light The use efficiency is reduced.

特に、本実施形態によれば、LEDパッケージ24Aにおいて、中心Oを中心とした円上に各LEDチップ26を配置し、この円上に配置された各LEDチップ26に対応して楕円反射面70を規定するようにしたから、全てのLEDチップ26に対して均等に第2焦点f2への集光作用を得ることができる。   In particular, according to the present embodiment, in the LED package 24A, each LED chip 26 is arranged on a circle centered on the center O, and an elliptical reflecting surface 70 corresponding to each LED chip 26 arranged on this circle. Therefore, it is possible to obtain the light condensing action to the second focal point f2 equally for all the LED chips 26.

また本実施形態によれば、反射面40(第1反射面50)の形状を、いずれかのLEDチップ26を第1焦点f1、及び受光点たるライトガイド2の入射端面35を第2焦点f2として規定される楕円曲線83を、各LEDチップ26の配置の中心Oと第2焦点f2を結ぶ直線(すなわち、中心軸L1)を中心に回転させた回転体85の形状とした。
この回転体85は、LEDチップ26の発光面27ごとに規定される楕円反射面70の全ての成分を含むものであるから、この回転体85の形状を第1反射面50の形状とすることで、LEDパッケージ24Aが複数のLEDチップ26を有する場合であっても集光性の低下が抑制される。これに加え、回転体85は、中心軸L1周りの回転体形状であるから中心軸L1の周りに異方性が無く、LEDパッケージ24Aの各LEDチップ26と第1反射面50の中心軸L1周りの位置合わせを不要にできる。
Further, according to the present embodiment, the shape of the reflecting surface 40 (first reflecting surface 50) is set such that one of the LED chips 26 has the first focal point f1, and the incident end surface 35 of the light guide 2 as the light receiving point has the second focal point f2. Is defined as the shape of the rotating body 85 rotated around a straight line connecting the center O of each LED chip 26 and the second focal point f2 (that is, the central axis L1).
Since the rotating body 85 includes all components of the elliptical reflecting surface 70 defined for each light emitting surface 27 of the LED chip 26, the shape of the rotating body 85 is changed to the shape of the first reflecting surface 50. Even when the LED package 24 </ b> A has a plurality of LED chips 26, a decrease in light collecting property is suppressed. In addition, the rotator 85 has a rotator shape around the central axis L1, so there is no anisotropy around the central axis L1, and the central axis L1 of each LED chip 26 and the first reflecting surface 50 of the LED package 24A. It is not necessary to align the surroundings.

また本実施形態によれば、反射面40は、第1反射面50と、第2反射面51とを備え、第1反射面50、及び第2反射面51のそれぞれの光路を合成するダイクロイックミラー55を備え、第1反射面50に第2反射面51が接続され、第1反射面50、及び第2反射面51のそれぞれの光路がダイクロイックミラー55により合成され、共通の受光点たるライトガイド2の入射端面35に集光する構成とした。
これにより、第1反射面50、及び第2反射面51のそれぞれに配置した光源を、簡単に合成して効率良くライトガイド2に入射させることができる。
Further, according to the present embodiment, the reflecting surface 40 includes the first reflecting surface 50 and the second reflecting surface 51, and the dichroic mirror that combines the optical paths of the first reflecting surface 50 and the second reflecting surface 51. 55, a second reflecting surface 51 is connected to the first reflecting surface 50, and light paths of the first reflecting surface 50 and the second reflecting surface 51 are combined by a dichroic mirror 55, and a light guide serving as a common light receiving point. 2 is configured to collect light on the incident end surface 35.
Accordingly, the light sources arranged on the first reflecting surface 50 and the second reflecting surface 51 can be easily combined and efficiently incident on the light guide 2.

特に、本実施形態の光源装置1では、第1反射面50、及び第2反射面51のそれぞれに配置する光源の発光波長を異ならせたので、ライトガイド2に入射する光の波長を使用目的に応じて選択することができる。   In particular, in the light source device 1 of the present embodiment, since the emission wavelengths of the light sources arranged on the first reflecting surface 50 and the second reflecting surface 51 are made different, the wavelength of light incident on the light guide 2 is used. Can be selected.

上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を例示したものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変形、及び応用が可能である。   The above-described embodiments are merely examples of one aspect of the present invention, and can be arbitrarily modified and applied without departing from the spirit of the present invention.

例えば、上述した実施形態において、円上に配置した複数のLEDチップ26を備えるLEDパッケージ24A、24Bにおいて、これらLEDチップ26の内側に、他のLEDチップ26が配置されていても良い。   For example, in the above-described embodiment, in LED packages 24A and 24B including a plurality of LED chips 26 arranged on a circle, another LED chip 26 may be arranged inside these LED chips 26.

また例えば、複数のLEDチップ26を備えたLEDパッケージ24A、24Bに代えて、図11に示すように、多数のLEDを密集配置して、1つの大きな発光面129を形成した面発光光源たるCOB型LED124(COB:Chip on Board)を用いることもできる。
この場合、第1反射面150の形状は、発光面129の内であって、当該発光面129の中心Oを外れた位置を第1焦点f1、及び受光点たるライトガイド2の入射端面35を第2焦点f2とする楕円曲線を、発光面129の中心Oと第2焦点f2を結ぶ直線を中心に回転させた回転体185の形状とされる。このとき、発光面129における第1焦点f1の位置は、発光面129の中心Oから外縁129Aの中間地点とすることが望ましい。
Further, for example, instead of the LED packages 24A and 24B provided with a plurality of LED chips 26, as shown in FIG. 11, a COB as a surface emitting light source in which a large number of LEDs are densely arranged and one large light emitting surface 129 is formed. A type LED 124 (COB: Chip on Board) can also be used.
In this case, the shape of the first reflecting surface 150 is within the light emitting surface 129, and the first focal point f1 is a position off the center O of the light emitting surface 129, and the incident end surface 35 of the light guide 2 is a light receiving point. The elliptical curve having the second focal point f2 is formed into the shape of the rotating body 185 obtained by rotating the elliptical curve about the straight line connecting the center O of the light emitting surface 129 and the second focal point f2. At this time, the position of the first focal point f1 on the light emitting surface 129 is preferably an intermediate point from the center O of the light emitting surface 129 to the outer edge 129A.

また上述した実施形態において、発光素子はLEDに限らず、他の素子であっても良い。   Moreover, in embodiment mentioned above, a light emitting element is not restricted to LED, Other elements may be sufficient.

また上述した実施形態において、ダイクロイックミラー55により2つのLEDパッケージ24A、24Bの光を合成する構成したが、これに限らない。すなわち、例えばダイクロイックミラー55に代えてダイクロイックプリズムを用いる等して3つ以上の光を合成しても良い。また反射面40に第2反射面51を設けずに、第1反射面50のみで反射面40を構成しても良い。   In the above-described embodiment, the light of the two LED packages 24A and 24B is synthesized by the dichroic mirror 55, but the present invention is not limited to this. That is, for example, three or more lights may be combined by using a dichroic prism instead of the dichroic mirror 55. Further, the reflective surface 40 may be configured by only the first reflective surface 50 without providing the second reflective surface 51 on the reflective surface 40.

1 光源装置
7A、7B 光源ユニット
8 集光型導光器(導光部品)
24A、24B LEDパッケージ
26 LEDチップ
27 発光面(発光点)
29 みかけの発光面
129 面発光光源の発光面
32、33 光源側開口
34 受光側開口
35 入射端面
40 反射面
50、150 第1反射面(反射面)
51 第2反射面
55 ダイクロイックミラー
70 楕円反射面
80 重畳楕円面
81 境界線
83 楕円曲線
85、185 回転体
f1 第1焦点
f2 第2焦点
K 光軸
L1、L2 中心軸
M 交点
O 配置の中心
P 発光点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source device 7A, 7B Light source unit 8 Condensing light guide (light guide component)
24A, 24B LED package 26 LED chip 27 Light emitting surface (light emitting point)
29 Apparent light emitting surface 129 Light emitting surface of surface emitting light source 32, 33 Light source side opening 34 Light receiving side opening 35 Incident end surface 40 Reflecting surface 50, 150 First reflecting surface (reflecting surface)
51 Second reflective surface 55 Dichroic mirror 70 Elliptical reflective surface 80 Superimposed elliptical surface 81 Boundary line 83 Elliptic curve 85, 185 Rotating body f1 First focal point f2 Second focal point K Optical axis L1, L2 Central axis M Intersection point O Center of arrangement P Luminous point

Claims (7)

発光面の大きさが光学設計上、点の発光点とみなせる程に小さな複数の発光素子を隣接配置して、みかけの発光面が形成された光源から少なくとも受光点の近傍まで延び、前記光源の光を集光して前記受光点に導く反射面を備え、
前記反射面は、
前記光源のみかけの発光面の中心と前記受光点を結ぶ線を中心軸とする筒状であり、かつ、前記発光素子による発光点を第1焦点、及び前記受光点を第2焦点として前記発光素子による発光点ごとに規定される楕円反射面の各々を重畳して成ることを特徴とする導光部品。
A plurality of light emitting elements are arranged adjacent to each other so that the size of the light emitting surface can be regarded as a point light emitting point in terms of optical design, and extends from the light source on which the apparent light emitting surface is formed to at least the vicinity of the light receiving point. A reflective surface for condensing light and guiding it to the light receiving point;
The reflective surface is
A tubular centering axis line connecting the centers and the light receiving point of the light-emitting surface of the apparent light source, and the light-emitting first focal point of the light emitting point by the light emitting element, and the light receiving point as a second focal point A light guide component comprising overlapping ellipsoidal reflecting surfaces defined for each light emitting point by an element .
前記光源のみかけの発光面の中心を中心とした円上に配置された前記発光素子による各発光点に対応して前記楕円反射面が規定されていることを特徴とする請求項1に記載の導光部品。 2. The elliptical reflecting surface is defined corresponding to each light emitting point by the light emitting element arranged on a circle centered on the center of the apparent light emitting surface of the light source. Light guide component. 前記反射面を、
いずれかの前記発光素子による発光点を第1焦点、及び前記受光点を第2焦点として規定される楕円曲線を、前記発光素子による発光点の配置の中心と前記受光点を結ぶ直線を中心に回転させた回転体の形状としたことを特徴とする請求項2に記載の導光部品。
The reflective surface,
An elliptic curve that defines a light emitting point by any one of the light emitting elements as a first focal point and a light receiving point as a second focal point is centered on a straight line connecting the center of the arrangement of the light emitting points by the light emitting element and the light receiving point. The light guide component according to claim 2, wherein the light guide component has a shape of a rotated rotating body.
複数のLEDが密集配置されて1つの発光面が形成された光源から少なくとも受光点の近傍まで延び、前記光源の光を集光して前記受光点に導く反射面を備え、
前記反射面を、
前記光源の発光面の内であって当該発光面の中心を外れた位置を第1焦点、及び前記受光点を第2焦点とする楕円曲線を、前記発光面の中心と前記受光点を結ぶ直線を中心に回転させた回転体の形状としたことを特徴とする導光部品。
A light source in which a plurality of LEDs are densely arranged to form one light-emitting surface extends to at least the vicinity of the light-receiving point, and includes a reflective surface that collects light from the light source and guides it to the light-receiving point.
The reflective surface,
A straight line connecting the center of the light emitting surface and the light receiving point with an elliptic curve having a first focal point within the light emitting surface of the light source and deviating from the center of the light emitting surface and a second focal point of the light receiving point. A light guide component characterized by having a shape of a rotating body that is rotated around the center.
2つの前記反射面と、
それぞれの前記反射面の光路を合成する光路合成光学素子と、を備え、
一方の前記反射面に他方の前記反射面が接続され、それぞれの前記反射面の光路が前記光路合成光学素子により合成され、共通の前記受光点に集光する
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の導光部品。
Two said reflective surfaces;
An optical path combining optical element for combining the optical paths of the respective reflecting surfaces,
The other reflection surface is connected to one of the reflection surfaces, and the optical paths of the respective reflection surfaces are combined by the optical path combining optical element and condensed on the common light receiving point. 5. The light guide component according to any one of 4 above.
請求項1〜5のいずれかに記載の導光部品と、
前記光源と、
を備えたことを特徴とする光源装置。
The light guide component according to any one of claims 1 to 5,
The light source;
A light source device comprising:
請求項5に記載の導光部品を有し、
前記導光部品の2つの反射面のそれぞれに、波長帯域が互いに異なる光源を備える
ことを特徴とする光源装置。
The light guide component according to claim 5,
A light source device comprising light sources having different wavelength bands on each of the two reflecting surfaces of the light guide component.
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