JPH0550415U - 光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小形で高効率かつ発熱の少ない光源装置を提
供する。 【構成】 点光源３９からの光は、凹面鏡４３によって
反射され、反射鏡４５の反射面５１で案内されてロッド
レンズ４１の点光源３９側の端面４２に入射され、他方
の端面７４から照射される。反射鏡４５と点光源３９と
の間には、ガラス板４９が設けられ、熱を遮断する。点
光源３９の周囲は、通気孔６０を有する保護カバー５０
によって外囲される。点光源３９の背後側にはファン５
７が設けられ、通気孔６０から吸入した空気によって点
光源３９を空冷し、筒体５３の背後側に排気する。点光
源３９からの光を効率的に端面７４に導き、点光源３９
からの発熱量を減少させ、かつガラス板４９によって熱
を遮断し、ファン５７によって冷却するので、小形で高
効率の光源装置２１を得ることができ、かつその外表面
温度の上昇が防止される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、工業用内視鏡などにおいて好適に用いられる光源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来からの、工業用内視鏡の構成を図１０に示す。この工業用内視鏡は、工業 用硬性鏡と呼ばれる。バッテリなどの電源１から、光源２に電力が供給される。 光源２からの光は、光ファイバ３を介して内視鏡本体４の操作部５に導かれる。 本体４の先端部６から光が照射され、被観察物７に対する照明が行われる。照明 された被観察物７は、接眼レンズ８を介して目９で観察することができる。

【０００３】 図１１は、光源２の原理を示す。光源２は、ハロゲンランプ１０と、その光を 反射する凹面鏡１１と、光ファイバ１２と、継手１３とを含む。光ファイバ１２ には、ハロゲンランプ１０および凹面鏡１１からの光が導かれる。継ぎ手１３は 、光ファイバ１２と、前記光ファイバ３の一端とを離脱可能に接続する。光ファ イバ３の他端には、内視鏡本体４の操作部５に接続するためのもう１つの継手１ ４が設けられる。ファン１５は、光源２を空冷するために設けられる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

このような図１０および図１１に示される先行技術では、ハロゲンランプ１０ および凹面鏡１１からの光のすべてが光ファイバ１２に導かれず、効率が悪い。 しかも、光ファイバ３をライトガイドとして使用しているので、継手１３および 継手１４を必要とし、光の伝送効率が悪い。そのため、被観察物７を所望の明る さで照明するために、ハロゲンランプ１０に大電力を供給する必要があり、発熱 量が大きくなる。したがって強制冷却のためのファン１５も大容量のものが必要 となる。しかも、表面の温度上昇を防止するため、ハロゲンランプ１０の周囲の 空間を大きくする必要がある。さらに電源１に使用するバッテリも、ハロゲンラ ンプ１０およびファン１５への電力供給量が多くなれば大形化し、商用交流電源 から電力を供給する必要も生じる。以上のように、従来からの工業用内視鏡など の光源装置は、電源１および光源２が大形化するという問題がある。

【０００５】 本考案の目的は、光源からの光の伝送と光源の冷却とを効率よく行うことがで き、光源を小形化することができる光源装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案は、光源と、 光源からの光を反射して前方に導く凹面鏡と、 光源および凹面鏡を半径方向外方に間隔をあけて覆い、外周面に通気孔が設け られるカバーと、 光源の前方で、カバーの軸線方向の開口部を封止するように設けられ、光源か らの光を透過し、熱を遮断する透光板と、 透光板の前方に設けられ、透光板を透過した光を反射して導き、透光板から遠 ざかるにつれて反射面が小径に形成される中空円錐台状の反射鏡と、 柱状の透光性材料の外周面を光反射性材料で外囲して構成され、一端が反射鏡 の小径先端部に取付けられる導光部材と、 光源の背後に設けられ、カバーの通気孔から吸入される空気によってカバー内 部を空冷し、カバーの背後に排出するファンとを含むことを特徴とする光源装置 である。

【０００７】

【作用】

本考案に従えば、光源からの直接の光と凹面鏡によって反射された光とは、透 光板を透過して反射鏡側に導かれる。反射鏡は、透光板から遠ざかるにつれて反 射面が小径に形成される中空円錐台状であるので、内周面で反射された光は小径 先端部に導かれる。反射鏡の小径先端部には、導光部材の一端が取付けられる。 導光部材は、柱状の透光性材料の外周面を光反射性材料で外囲して構成される。 透光部材の一端に入射する光の入射角が、透光性材料の臨界角以下であるときは 、光は透光性材料内を全反射して伝送される。入射角が臨界角を超えるときは、 透光性材料を外囲する光反射性材料で反射されて伝送される。したがって、導光 部材の一端に入射された光は、導光部材内を効率よく伝送される。このため、導 光部材の他端から所望の光量を得るための光源を小形化し、その発熱量の低減を 図ることができる。

【０００８】 さらに、光源の前方には透光板が設けられ、熱を遮断するので、光源からの熱 による反射鏡などの温度上昇が少なくなる。光源の背後にはファンが設けられ、 光源および反射鏡を半径方向外方に間隔をあけて覆うカバーの外周面の通気孔か らの吸入空気によってカバー内部を空冷し、カバーの背後に排出する。これによ って、カバーと光源および凹面鏡との間隔が小さくても、カバーの外周温度の上 昇を小さくすることができるので、光源を小形に構成することができる。

【０００９】

【実施例】

図１は、本考案の一実施例の光源装置２１の断面図を示す。この光源装置２１ は、図２に示される工業用内視鏡２２の操作部２３に装着されて使用される。筒 体２４は、ステンレス鋼などで外囲され、基端部は操作部２３に固定される。筒 体２４の遊端部２５には、筒体２４内に設けられる光ファイバ２６によって、光 源装置２１からの光が伝送されて導かれる。遊端部２５からは、被観察物２７に 対して、視野角θの範囲で光が照射される。

【００１０】 図３は、筒体２４の正面図である。筒体２４の遊端部２５には、多数の光ファ イバ２６の端部が周方向に隣接して配置される。これらの光ファイバ２６の遊端 面から、前述のように被観察物２７に向けて光が照射される。光ファイバ２６の 端部によって囲まれた内部には、対物レンズ２８が配置される。被観察物２７か らの光は、対物レンズ２８に入射する。

【００１１】 対物レンズ２８に入射した光は、図２に示す複数のリレーレンズ２９〜３４を 介して接眼レンズ３５に導かれる。このようにして、接眼部３６から被観察物２ ７の像を観ることができる。このような工業用内視鏡２２を用いれば、肉眼で直 接観ることができないような部分の被観察物２７を容易に観察することができる 。光源装置２１には、バッテリなどが備えられる電源３７から可撓性の電線３８ を介して電力が供給される。

【００１２】 図４は、光源装置２１の原理を示す簡略化した断面図である。ロッドレンズ４ １の光源寄りの端面４２は凹面鏡４３の焦点位置または焦点位置近傍に配置され る。ハロゲンランプなどの点光源３９からの光の一部は、直接光４０として導光 部材であるロッドレンズ４１の点光源３９寄りの端面４２に導かれる。また点光 源３９から、後方寄りに放射された光は、凹面鏡４３によって反射された反射光 ４４としてロッドレンズ４１の端面４２に導かれる。さらにまた凹面鏡４３とロ ッドレンズ４１との間には、反射鏡４５が介在される。この反射鏡４５は、凹面 鏡４３からロッドレンズ４１に近付くにつれて反射面が小径となって先細状に形 成される中空円錐台状である。点光源３９および凹面鏡４３からの光のうち、反 射鏡４５の反射面に入射する光は、この反射面によって反射されて反射光４６と してロッドレンズ４１の端面４２に導かれる。

【００１３】 図５は、光源装置２１の分解斜視図である。以下、図５および図１を参照して 、光源装置２１の構成を説明する。点光源３９と凹面鏡４３とは、一体的に光源 ユニット４７を構成する。反射鏡４５の先端部には、支持筒体４８が形成され、 ロッドレンズ４１を支持する。反射鏡４５の大径側には、透光板であるガラス板 ４９が配置される。ガラス板４９は、熱伝導率が金属などに比較して小さいので 、光源ユニット４７から反射鏡４５へ伝導する熱量を減少させる。

【００１４】 光源ユニット４７の半径方向外方には、円筒状の保護カバー５０が設けられる 。保護カバー５０の軸線方向前方の端面には、ガラス板４９が嵌合する。ガラス 板４９を透過して反射鏡４５の内面に入射する光は、反射面５１によって反射さ れてロッドレンズ４１の端面４２に導かれる。

【００１５】 光源ユニット４７は、ソケット５２に取付けられる。ソケット５２は、筒体５ ３内の取付座５４にボルト５５を用いて固定される。筒体５３の取付座５４の背 後側には、空間５６が形成される。筒体５３の背後には、空冷のためのファン５ ７が取付けられる。ファン５７は、保護網５８をボルト５９によって固定して保 護される。

【００１６】 保護カバー５０の外周には、軸線方向に延びる複数の通気孔６０が設けられる 。保護カバー５０の軸線方向後方寄りには、一対の突起６１が設けられる。突起 ６１は、筒体５３の軸線方向前方寄りに設けられる係合溝６２に係合可能である 。保護カバー５０の軸線方向前方寄りの外周には、外ねじ６３が形成される。

【００１７】 図６は、反射鏡４５の外観を示す斜視図である。反射鏡４５の大径部の内側に は、内ねじ６４が形成される。この内ねじ６４は、前述の外ねじ６３と螺合可能 である。したがって、保護カバー５０の一端にガラス板４９を嵌合させ、外ねじ ６３および内ねじ６４によって、反射鏡４５を保護カバー５０にねじ止めするこ とができる。

【００１８】 このようにして、図１に明らかに示されるように、点光源３９によって高温度 になるおそれがある光源ユニット４７は、光源装置２１の外周を構成する反射鏡 ４５、保護カバー５０および筒体５３などに直接接触することがなく、これらの 温度が高温度になることが防止される。さらに、筒体５３の背後にはファン５７ が設けられ、保護カバー５０の外周に設けられる通気孔６０から吸入した空気に よって光源ユニット４７を空冷し、筒体５３の背後側に排気しているので、光源 ユニット４７周辺の温度上昇を防止することができる。さらに、ガラス板４９に よって、光源ユニット４７から反射鏡４５に伝達される熱が低減されるので、反 射鏡４５の温度上昇は小さくなる。したがって、凹面鏡４３、反射鏡４５、保護 カバー５０および筒体５３などはジュラコンなどと呼ばれるポリアセタールなど の合成樹脂などを用いても耐熱性が満足される。凹面鏡４３および反射鏡４５の 内面は光の反射の効率を高めるために、金属被膜を形成する。凹面鏡５３の内面 には、アルミニウムなどを蒸着する。反射鏡４５の内面には、０.６mmの厚さを 有するアルミニウム箔を貼り着ける。ロッドレンズ４１は、透光性材料である石 英ガラスの円筒の外周面を、光反射性材料であるステンレスの薄板で外囲して構 成する。石英ガラスの直径はたとえば５mmであり、ステンレス薄板の厚さは、た とえば０.２ｍｍである。

【００１９】 図７は、ロッドレンズ４１の拡大断面図である。このロッドレンズ４１は、臨 界角θ０が約４０°である石英ガラスの外周をステンレス薄板６５で外囲して構 成する。端面４２の軸線７０に対して、入射角が臨界角θ０で入射する光７１は 、石英ガラスの外周面に到達した後は、参照符７１ａで示すように軸線７０と平 行に進む。この臨界角θ０よりも小さい角度で入射する光７２は、参照符７２ａ で示すように全反射を繰り返して進む。臨界角θ０よりも大きい角度で入射する 光７３は、参照符７３ａで示すようにステンレス薄板６５の表面での反射を繰り 返しながら進む。このようにして、ロッドレンズ４１内では、軸線７０の方向に 、端面４２から入射した光が他の端面７４上に有効に伝達される。

【００２０】 図８は、光源装置２１と電源３７との接続状態を示す。光源装置２１からは電 線３８が引き出され、コネクタ８０によって電源３７に着脱可能に接続される。 電源３７には、たとえば直流６Ｖの出力電圧で、２２００ｍＡＨの容量を有する ニッケル−カドミウム形バッテリ８１が交換可能に取付けられる。バッテリ８１ からの直流電力は、スイッチ８２によってオン／オフ制御される。電源３７は、 支持具８３を用いて、作業者のベルトなどによって保持することができる。点光 源３９として、６Ｖ−２０Ｗのハロゲンランプを用いるとき、重量約６５０ｇの バッテリで、３０分間の連続使用が可能であり、その充電時間は６０分となる。 バッテリ８１は交換可能であるので、必要に応じて交換すれば、連続使用可能時 間を延長することができる。なお、ファン５７には、たとえば５Ｖ−０．１８Ａ 定格のものを使用する。

【００２１】 図１０および図１１図示の先行技術では、光の伝送効率が悪いので、１５０Ｗ のハロゲンランプを必要とする。このため、強制空冷用のファンも大型のものを 使用する必要があり、電源１としてバッテリを使用するときには大型で重いバッ テリを必要とし、しかも連続使用時間は短い。そのため、一般には交流電源が使 用され、工業用内視鏡が使用可能である範囲が限定される。このような電源１と して交流電源を使用する先行技術では、ハロゲンランプ１０の直上で５，０６０ ，０００ｌｕｘであった照度が、光ファイバ３の継手１４では４４４，０００ｌ ｕｘの照度にまで低下する。図１図示の実施例では、点光源３９の直上での照度 は６７５，０００ｌｕｘであり、ロッドレンズ４１の端面７４での照度は、１８ ０，０００ｌｕｘとなる。筒体２４の遊端部２５からの照度は、従来技術では９ ６，０００ｌｕｘであり、本実施例では４４，０００ｌｕｘである。したがって 、点光源３９からの光が遊端部２５まで伝送された比率を表す光伝送率は、先行 技術では０.０１９０となり、本実施例では０.０６５２となる。被対象物２７を 照射する光の強度が先行技術のように９６，０００ｌｕｘであっても、本実施例 のように４４，０００ｌｕｘであっても、実用上の差は生じない。したがって、 本実施例によれば、光伝送率として３．４倍の高い伝送効率を得ることができ、 光源２１と電源３７の総重量をたとえば１／５に軽減することができる。光源２ １と電源３７の総体積は、約１／１０となる。このようにして光源２１と電源３ ７を、小形かつ軽量に構成することができる。また電源３７は支持具８３によっ て作業者の作業用ベルトなどに吊り下げることができ、工業用内視鏡２２を用い る検査などを所望の場所で簡単に実施することができる。

【００２２】 図９は、図１図示の実施例による光源装置２１の外壁温度変化を示す。図９（ １）は、光源装置２１の外形を示し、図９（２）は外壁温度の変化を示す。図９ （１）に示す光源装置２１の外径Ｄ１は、約５２mmであり、ガラス板４９の後方 の長さＬ１は約３６mmであり、ガラス板４９の前方の長さＬ２は約５５mmである 。図９（２）は、参照符Ａで示す保護カバー５０の外周面の温度と、参照符Ｂで 示す反射鏡４５の先端部の温度変化を示す。Ａ部の温度変化は、○で示す空冷時 の温度が４０℃程度であるのに対して、空冷無しのときの●で示す温度は１００ ℃以上に上昇する。△で示すＢ部の空冷時の温度も、Ａ部の空冷時の温度と同様 に、４０℃程度までしか上昇しない。外壁温度が４０℃程度であればやけどなど のおそれはなく、図２図示の工業用内視鏡の操作部２３に光源装置２１が取付け られて、光源装置２１を手で保持するようなときであっても、保持が困難であっ たり、やけどなどをするおそれがあったりするほど、高温にはならない。

【００２３】 以上の実施例では、光源装置２１を工業用内視鏡２２の光源として使用してい るけれども、集光された光が必要な他の分野に対する光源装置として使用するこ とができるのは勿論である。

【００２４】

【考案の効果】

以上のように本考案によれば、光源からの光を効率よく導光部材に導き、その 他端から取り出すことができるので、光源の消費電力を低減し、発熱量を低下さ せることができる。さらに、光源の前方には透光板を設け、反射鏡などへの熱を 遮断し、光源はファンによって空冷するので、光源装置を小形に構成しても外周 温度の上昇を防止することができる。さらに、光の発生に要する電力が小さく、 発熱量が小さいので、ファンの消費電力も小さくすることができ、電力を供給す るためのバッテリなどの容量を小さくして長時間使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の断面図である。

【図２】本考案の一実施例である光源装置２１が備えら
れた工業用内視鏡２２の全体の断面図である。

【図３】図２図示の工業用内視鏡２２の筒体２４の遊端
部２５を正面から見た図である。

【図４】図１図示の光源装置２１の簡略化した断面図で
ある。

【図５】図１図示の光源装置２１の分解斜視図である。

【図６】図１図示の反射鏡４５の斜視図である。

【図７】ロッドレンズ４１を拡大して示す断面図であ
る。

【図８】図１図示の光源装置２１と電源３７との接続状
態を示す側面図である。

【図９】図１図示の光源装置２１の側面図と外壁温度の
変化を示すグラフである。

【図１０】先行技術の簡略化した系統図である。

【図１１】図１０に示される先行技術の光源２の簡略化
した断面図である。

【符号の説明】

２１ 光源装置 ２２ 工業用内視鏡 ２４ 筒体 ２７ 被観察物 ２８ 対物レンズ ２９〜３４ リレーレンズ ３５ 接眼レンズ ３９ 点光源 ４１ ロッドレンズ ４３ 凹面鏡 ４５ 反射鏡 ４７ 光源ユニット ４９ ガラス板 ５０ 保護カバー ５３ 筒体 ５７ ファン ６０ 通気孔 ６５ ステンレス薄板 ８１ バッテリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 岸野 惣市 大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪 瓦斯株式会社内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、 光源からの光を反射して前方に導く凹面鏡と、 光源および凹面鏡を半径方向外方に間隔をあけて覆い、
   外周面に通気孔が設けられるカバーと、 光源の前方で、カバーの軸線方向の開口部を封止するよ
   うに設けられ、光源からの光を透過し、熱を遮断する透
   光板と、 透光板の前方に設けられ、透光板を透過した光を反射し
   て導き、透光板から遠ざかるにつれて反射面が小径に形
   成される中空円錐台状の反射鏡と、 柱状の透光性材料の外周面を光反射性材料で外囲して構
   成され、一端が反射鏡の小径先端部に取付けられる導光
   部材と、 光源の背後に設けられ、カバーの通気孔から吸入される
   空気によってカバー内部を空冷し、カバーの背後に排出
   するファンとを含むことを特徴とする光源装置。