JPH11329038A - ライトガイド照明装置 - Google Patents
ライトガイド照明装置Info
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- JPH11329038A JPH11329038A JP10146733A JP14673398A JPH11329038A JP H11329038 A JPH11329038 A JP H11329038A JP 10146733 A JP10146733 A JP 10146733A JP 14673398 A JP14673398 A JP 14673398A JP H11329038 A JPH11329038 A JP H11329038A
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- light guide
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
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- Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)
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- Planar Illumination Modules (AREA)
- Endoscopes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 細径のライトガイドに対しても多くの入射
光量を与えることができ、又ランプの経時変化による入
射光量の変化を軽減できるようにする。 【解決手段】 光源の輝点位置がライトガイドの径に
対して集光光量が最大になるように光源と集光光学系の
配置関係を定める。
光量を与えることができ、又ランプの経時変化による入
射光量の変化を軽減できるようにする。 【解決手段】 光源の輝点位置がライトガイドの径に
対して集光光量が最大になるように光源と集光光学系の
配置関係を定める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、経時変化による入
射光量の減少を少なくした主として内視鏡用細径ライト
ガイド照明装置に関するものである。
射光量の減少を少なくした主として内視鏡用細径ライト
ガイド照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】内視鏡は、元来狭部の観察を目的とする
もので出来る限り小型化、細径化することが望ましい。
そのために内視鏡において用いるライトガイドも細径の
ものが好ましい。このような細径のライトガイドにより
十分な光量による明るい照明を行なうためには、ライト
ガイドへの入射光量を増やす必要がある。
もので出来る限り小型化、細径化することが望ましい。
そのために内視鏡において用いるライトガイドも細径の
ものが好ましい。このような細径のライトガイドにより
十分な光量による明るい照明を行なうためには、ライト
ガイドへの入射光量を増やす必要がある。
【０００３】このような内視鏡照明装置は、一般にキセ
ノンランプやメタルハライドランプのような放電型のラ
ンプが用いられる。この放電型ランプは、耐熱硝材等の
透明な密封容器に少なくとも放電ガスと電極が封入され
ており、また電極からの放射光を集光するために、前記
密封容器を囲むように反射鏡を配置するか密封容器と一
体化した反射鏡を有する構成になっている。又電極間の
発光部は、空間的に有限の大きさの発光領域を有してお
り、輝点と輝度分布とを有している。
ノンランプやメタルハライドランプのような放電型のラ
ンプが用いられる。この放電型ランプは、耐熱硝材等の
透明な密封容器に少なくとも放電ガスと電極が封入され
ており、また電極からの放射光を集光するために、前記
密封容器を囲むように反射鏡を配置するか密封容器と一
体化した反射鏡を有する構成になっている。又電極間の
発光部は、空間的に有限の大きさの発光領域を有してお
り、輝点と輝度分布とを有している。
【０００４】従来、この種のランプをプロジェクター等
の光源として使用する場合、反射鏡と発光領域との空間
的位置関係を、反射鏡と少なくとも反射鏡の焦点距離以
上離れて対向した照射面を通過する光量つまり出射総光
量が可能な限り大になるように調整することが多い。こ
のように調整したランプは、内視鏡のライトガイドとし
て最も一般的に用いられている入射端面の外径が３ｍｍ
以下である細径のライトガイドに対してより多くの光を
集光させることを目的とした内視鏡照明装置のランプと
しては最適なものではなかった。
の光源として使用する場合、反射鏡と発光領域との空間
的位置関係を、反射鏡と少なくとも反射鏡の焦点距離以
上離れて対向した照射面を通過する光量つまり出射総光
量が可能な限り大になるように調整することが多い。こ
のように調整したランプは、内視鏡のライトガイドとし
て最も一般的に用いられている入射端面の外径が３ｍｍ
以下である細径のライトガイドに対してより多くの光を
集光させることを目的とした内視鏡照明装置のランプと
しては最適なものではなかった。
【０００５】そのため、ランプとライトガイドの間に更
に集光レンズを配置してランプからの光を細径のライト
ガイドの入射端面に集光させるようにした内視鏡照明装
置が知られている。
に集光レンズを配置してランプからの光を細径のライト
ガイドの入射端面に集光させるようにした内視鏡照明装
置が知られている。
【０００６】また、前記のランプを使用した従来の内視
鏡照明装置は、特に細径のライトガイドに対して初期光
量が満足されていても、時間が経過するにつれて光量が
減少し、初期光量に比べて著しく劣化したものとなる。
鏡照明装置は、特に細径のライトガイドに対して初期光
量が満足されていても、時間が経過するにつれて光量が
減少し、初期光量に比べて著しく劣化したものとなる。
【０００７】図７は、細径のライトガイドに対する光量
の経時変化を示すもので、この図に示すように、入射光
量Ｉは、初期の段階で大きく落ち込み、その後時間ｔの
経過と共に徐々に減少していく。このように、ランプの
寿命期間内で、光量が大きく変化することは、照明装置
とし好ましくない。
の経時変化を示すもので、この図に示すように、入射光
量Ｉは、初期の段階で大きく落ち込み、その後時間ｔの
経過と共に徐々に減少していく。このように、ランプの
寿命期間内で、光量が大きく変化することは、照明装置
とし好ましくない。
【０００８】図７に示すような、照明装置における経時
変化によるライトガイドへの入射光量の減少の原因の一
つとしてランプの電極の消耗により輝く点の位置が初期
状態とは異なり、集光光学系によるライトガイド端面上
での集光状態の変化が考えられる。このランプの輝点位
置の変化は、大径のライトガイドの場合、与えられる影
響は少ないが、細径のライトガイドの場合、その影響が
大であり、これにより光量が大幅に低下する。
変化によるライトガイドへの入射光量の減少の原因の一
つとしてランプの電極の消耗により輝く点の位置が初期
状態とは異なり、集光光学系によるライトガイド端面上
での集光状態の変化が考えられる。このランプの輝点位
置の変化は、大径のライトガイドの場合、与えられる影
響は少ないが、細径のライトガイドの場合、その影響が
大であり、これにより光量が大幅に低下する。
【０００９】このような理由から、細径のライトガイド
に対しより多くの光を集光させるためには、ランプの寿
命期間内において、大きな光量の変動がある従来の反射
鏡と発光領域との空間的な位置関係は、最適なものでは
なかった。
に対しより多くの光を集光させるためには、ランプの寿
命期間内において、大きな光量の変動がある従来の反射
鏡と発光領域との空間的な位置関係は、最適なものでは
なかった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の細径のライト
ガイド（例えば径が３ｍｍ以下）に対しても多くの入射
光量を与えることができ又、ランプの経時変化による入
射光量の変化を軽減できるようにした電極と集光光学系
の配置関係を有するライトガイド照明装置を提供するも
のである。
ガイド（例えば径が３ｍｍ以下）に対しても多くの入射
光量を与えることができ又、ランプの経時変化による入
射光量の変化を軽減できるようにした電極と集光光学系
の配置関係を有するライトガイド照明装置を提供するも
のである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明のライトガイド照
明装置は、少なくとも光源とこの光源からの光をライト
ガイドに集光させるための集光光学系とを備えていて、
光源の輝点位置が、ライトガイドの径に対して集光光量
が最大になるように配置したことを特徴としている。
明装置は、少なくとも光源とこの光源からの光をライト
ガイドに集光させるための集光光学系とを備えていて、
光源の輝点位置が、ライトガイドの径に対して集光光量
が最大になるように配置したことを特徴としている。
【００１２】内視鏡照明装置において、ライトガイドの
入射光量は、電極間の輝度分布と反射鏡との空間配置
と、集光光学系の倍率とに依存する。そのために、細径
のライトガイドに多くの光を入射させるためには、電極
間で最も輝度が高い部分（以下ホットスポットと呼ぶ）
を細径のライトガイドの入射端に如何に投影するかが問
題である。
入射光量は、電極間の輝度分布と反射鏡との空間配置
と、集光光学系の倍率とに依存する。そのために、細径
のライトガイドに多くの光を入射させるためには、電極
間で最も輝度が高い部分（以下ホットスポットと呼ぶ）
を細径のライトガイドの入射端に如何に投影するかが問
題である。
【００１３】図６は、放電タイプの直流点灯の場合の電
極間に輝度分布を示すもので、この図より明らかなよう
に陽極（アーノード）１１に比べて陰極（カソード）１
２近傍の方が輝度が高く、図６における斜線部の陰極の
近傍がホットスポットにあたる。
極間に輝度分布を示すもので、この図より明らかなよう
に陽極（アーノード）１１に比べて陰極（カソード）１
２近傍の方が輝度が高く、図６における斜線部の陰極の
近傍がホットスポットにあたる。
【００１４】又、電極と反射鏡とが一体化されたランプ
は、従来の配置では、反射鏡の焦点位置からホットスポ
ットが反射鏡面頂とは逆方向に離れた構成になってい
る。これは、輝度分布がホットスポットに対して対称な
分布ではなく、陽極方向に広く分布している。そのため
ランプ全体からの出射総光量を多くするためには、ホッ
トスポットが反射鏡の焦点位置から反射鏡とは逆方向に
多少離して配置した方が陽極方向に分布した光を使用で
きる。
は、従来の配置では、反射鏡の焦点位置からホットスポ
ットが反射鏡面頂とは逆方向に離れた構成になってい
る。これは、輝度分布がホットスポットに対して対称な
分布ではなく、陽極方向に広く分布している。そのため
ランプ全体からの出射総光量を多くするためには、ホッ
トスポットが反射鏡の焦点位置から反射鏡とは逆方向に
多少離して配置した方が陽極方向に分布した光を使用で
きる。
【００１５】又、従来のライトガイド照明装置は、反射
鏡の焦点位置から反射鏡の面頂とは逆方向にホットスポ
ット位置を離すにしたがってホットスポット近傍から放
出される光束が集光光学系通過後にライトガイド端面上
に集光された光の径が大になる。
鏡の焦点位置から反射鏡の面頂とは逆方向にホットスポ
ット位置を離すにしたがってホットスポット近傍から放
出される光束が集光光学系通過後にライトガイド端面上
に集光された光の径が大になる。
【００１６】図８は、反射鏡として放物面反射鏡を用い
た従来の光源装置の一例を示すものである。この図にお
いて、（ａ）ホットスポットが放物面反射鏡の焦点位置
Ｏから光軸上の点Ａに存在する場合と、（ｂ）光軸上の
点Ａから点Ｂの間に存在する場合とについて考える。
た従来の光源装置の一例を示すものである。この図にお
いて、（ａ）ホットスポットが放物面反射鏡の焦点位置
Ｏから光軸上の点Ａに存在する場合と、（ｂ）光軸上の
点Ａから点Ｂの間に存在する場合とについて考える。
【００１７】ホットスポットの集光光学系による集光ス
ポットは、（ａ）の場合と（ｂ）の場合とで夫々図に
（ａ）と（ｂ）とにて示す位置にて集光径が最小にな
り、それらの集光径は（ｂ）の場合の方がより大にな
る。尚１４は集光レンズである。
ポットは、（ａ）の場合と（ｂ）の場合とで夫々図に
（ａ）と（ｂ）とにて示す位置にて集光径が最小にな
り、それらの集光径は（ｂ）の場合の方がより大にな
る。尚１４は集光レンズである。
【００１８】つまり、反射鏡の焦点位置から反射鏡面頂
とは逆方向にホットスポットを離すほどライトガイド端
面上での集光径が大になる。
とは逆方向にホットスポットを離すほどライトガイド端
面上での集光径が大になる。
【００１９】集光光学系によるこのホットスポットのラ
イトガイド端面上での集光径がライトガイド端面の面積
の範囲内で光線の集光角度がライトガイドの開口数内で
あれば、それだけでホットスポット内の光束は、ライト
ガイドに入射することになる。そのため、従来の電極と
反射鏡との配置関係を有するランプは、大径のライトガ
イドに対してはあまり問題はないが、細径のライトガイ
ドに対しては、ホットスポット近傍の最も輝度の高い光
束が効率よくライトガイドに入射しない。このホットス
ポット近傍の光束を効率よくライトガイドに入射させる
ことにより、ライトガイドへの総入射光量を増やすため
には、径の異なるライトガイド毎に最適な電極と反射鏡
（集光光学系）の配置関係が存在し、従来のランプでは
この配置関係を満たしていないため十分な入射光量が得
られず、特に細径のライトガイドに対しては好ましくな
い。
イトガイド端面上での集光径がライトガイド端面の面積
の範囲内で光線の集光角度がライトガイドの開口数内で
あれば、それだけでホットスポット内の光束は、ライト
ガイドに入射することになる。そのため、従来の電極と
反射鏡との配置関係を有するランプは、大径のライトガ
イドに対してはあまり問題はないが、細径のライトガイ
ドに対しては、ホットスポット近傍の最も輝度の高い光
束が効率よくライトガイドに入射しない。このホットス
ポット近傍の光束を効率よくライトガイドに入射させる
ことにより、ライトガイドへの総入射光量を増やすため
には、径の異なるライトガイド毎に最適な電極と反射鏡
（集光光学系）の配置関係が存在し、従来のランプでは
この配置関係を満たしていないため十分な入射光量が得
られず、特に細径のライトガイドに対しては好ましくな
い。
【００２０】細径のライトガイドに対して入射光量が大
になるようにするためには、ホットスポットと反射鏡の
焦点位置とを近づけることによって、ホットスポット近
傍から放出される光束は、ライトガイド端面上に良好に
集光される。反面、太い径のライトガイドの入射光量は
多少低下するが、大径のライトガイドは入射光量に余裕
があるため入射光量の多少の低下は問題ない。したがっ
て電極と反射鏡の配置関係を規定することにより細径の
ライトガイドに対して最適な電極と反射鏡との配置関係
を定めることができる。
になるようにするためには、ホットスポットと反射鏡の
焦点位置とを近づけることによって、ホットスポット近
傍から放出される光束は、ライトガイド端面上に良好に
集光される。反面、太い径のライトガイドの入射光量は
多少低下するが、大径のライトガイドは入射光量に余裕
があるため入射光量の多少の低下は問題ない。したがっ
て電極と反射鏡の配置関係を規定することにより細径の
ライトガイドに対して最適な電極と反射鏡との配置関係
を定めることができる。
【００２１】以上のように、本発明のライトガイド照明
装置（第１の構成）は、光源の輝点位置をライトガイド
の径に対して集光光量が最大になるようにして、細径の
ライトガイドに対しても入射光量が大になるようにした
ものである。
装置（第１の構成）は、光源の輝点位置をライトガイド
の径に対して集光光量が最大になるようにして、細径の
ライトガイドに対しても入射光量が大になるようにした
ものである。
【００２２】次に、本発明の他のライトガイド照明装置
（第２の構成）は、光源と、光源からの光をライトガイ
ドの入射側端面に集光させるための集光光学系とを含ん
でいて、光源の輝点位置がライトガイドの径に対して点
灯初期に集光光量が最大になる位置よりも経時変化によ
り輝点が移動する方向とは逆方向にずらして配置したこ
とを特徴としている。
（第２の構成）は、光源と、光源からの光をライトガイ
ドの入射側端面に集光させるための集光光学系とを含ん
でいて、光源の輝点位置がライトガイドの径に対して点
灯初期に集光光量が最大になる位置よりも経時変化によ
り輝点が移動する方向とは逆方向にずらして配置したこ
とを特徴としている。
【００２３】一般に放電型の光源は、経時変化による消
耗や劣化が生ずるが、それが著しいのは陰極である。そ
のためホットスポットの位置が任意の径のライトガイド
に対して最適化されていたとしても、陰極の先端が時間
が経つと共に消耗し、これにより陰極の先端付近に位置
するホットスポットも移動し、光量劣化の一原因とな
る。
耗や劣化が生ずるが、それが著しいのは陰極である。そ
のためホットスポットの位置が任意の径のライトガイド
に対して最適化されていたとしても、陰極の先端が時間
が経つと共に消耗し、これにより陰極の先端付近に位置
するホットスポットも移動し、光量劣化の一原因とな
る。
【００２４】このように、任意の径のライトガイドに対
し、入射光量を増やすために、最適な電極と反射鏡（集
光光学系）の配置を基準にして電極の経時変化により移
動する方向とは逆の方向に予めずらして電極を配置する
ことによって、初期光量が多少落ちても経時変化による
光量の減少を抑えることができる。
し、入射光量を増やすために、最適な電極と反射鏡（集
光光学系）の配置を基準にして電極の経時変化により移
動する方向とは逆の方向に予めずらして電極を配置する
ことによって、初期光量が多少落ちても経時変化による
光量の減少を抑えることができる。
【００２５】又、本発明のライトガイド照明装置（第３
の構成）は、放電型の光源と、この光源からの光をライ
トガイドの入射端面に集光させるための集光光学系とを
含んでいて、次の条件（１）を満足することを特徴とし
ている。 （１） ＰO（Ｄ）＝ＰM（Ｄ）＋δ［｛ＰO（Ｄ）−Ｐt（Ｄ）｝／２］ ０．５≦δ≦１．５ ただし、ＰO（Ｄ）、ＰM（Ｄ）、Ｐt（Ｄ）はいずれも
任意の集光光学系と光軸との交点を原点とした座標系に
おける位置ベクトルで、ＰO（Ｄ）は初期状態の位置ベ
クトル、ＰM（Ｄ）は任意の径Ｄのライトガイドに最大
光量を与える一方の電極の位置ベクトル、Ｐt（Ｄ）は
任意時間ｔ経過後の上記電極の位置ベクトルである。ま
た、δは初期光量と径時変化後の光量との相関関係を規
定する係数である。
の構成）は、放電型の光源と、この光源からの光をライ
トガイドの入射端面に集光させるための集光光学系とを
含んでいて、次の条件（１）を満足することを特徴とし
ている。 （１） ＰO（Ｄ）＝ＰM（Ｄ）＋δ［｛ＰO（Ｄ）−Ｐt（Ｄ）｝／２］ ０．５≦δ≦１．５ ただし、ＰO（Ｄ）、ＰM（Ｄ）、Ｐt（Ｄ）はいずれも
任意の集光光学系と光軸との交点を原点とした座標系に
おける位置ベクトルで、ＰO（Ｄ）は初期状態の位置ベ
クトル、ＰM（Ｄ）は任意の径Ｄのライトガイドに最大
光量を与える一方の電極の位置ベクトル、Ｐt（Ｄ）は
任意時間ｔ経過後の上記電極の位置ベクトルである。ま
た、δは初期光量と径時変化後の光量との相関関係を規
定する係数である。
【００２６】本発明のライトガイド照明装置において、
上記条件（１）を満足すれば、後に実施の形態をもとに
詳細に述べるように初期状態および経時変化による電極
の消耗、劣化後も十分な又安定した光量をライトガイド
に入射させることが可能になる。
上記条件（１）を満足すれば、後に実施の形態をもとに
詳細に述べるように初期状態および経時変化による電極
の消耗、劣化後も十分な又安定した光量をライトガイド
に入射させることが可能になる。
【００２７】
【発明の実施の形態】次に本発明のライトガイド照明装
置の実施の形態を述べる。
置の実施の形態を述べる。
【００２８】図１は本発明のライトガイド照明装置の第
１の実施の形態を示す図で、１は直流点灯式放電型電極
１ａ，１ｂを有する光源、２は光源１の後方の放物面反
射鏡でこれらでランプを構成し、その電極１ａ，１ｂの
方向は光軸と一致している。３は集光レンズ、４はライ
トガイドである。ここで、集光レンズからの出射光線の
開口数をＮＡ1、ライトガイドの開口数をＮＡ2とする
と、この実施の形態は下記条件を満足する。 ＮＡ1＜ＮＡ2
１の実施の形態を示す図で、１は直流点灯式放電型電極
１ａ，１ｂを有する光源、２は光源１の後方の放物面反
射鏡でこれらでランプを構成し、その電極１ａ，１ｂの
方向は光軸と一致している。３は集光レンズ、４はライ
トガイドである。ここで、集光レンズからの出射光線の
開口数をＮＡ1、ライトガイドの開口数をＮＡ2とする
と、この実施の形態は下記条件を満足する。 ＮＡ1＜ＮＡ2
【００２９】図３は図１と同じ構成の光学系において、
従来の放電ランプを用いたときの各ライトガイド毎のホ
ットスポットと反射鏡の焦点位置との光軸上の距離と各
ライトガイドへの入射光量との関係を実験的に求めた結
果を示す図である。
従来の放電ランプを用いたときの各ライトガイド毎のホ
ットスポットと反射鏡の焦点位置との光軸上の距離と各
ライトガイドへの入射光量との関係を実験的に求めた結
果を示す図である。
【００３０】この第１の実施の形態において、細径のラ
イトガイドへの入射光量を増やすためには集光レンズの
焦点距離を短くして輝点の集光密度を大にする方法があ
る。しかしこの方法では、ＮＡ1とＮＡ2は、下記の関係
を満足することになる。 ＮＡ1＞ＮＡ2 この場合光もれが生じ、逆に入射光量をロスすることに
なる。
イトガイドへの入射光量を増やすためには集光レンズの
焦点距離を短くして輝点の集光密度を大にする方法があ
る。しかしこの方法では、ＮＡ1とＮＡ2は、下記の関係
を満足することになる。 ＮＡ1＞ＮＡ2 この場合光もれが生じ、逆に入射光量をロスすることに
なる。
【００３１】又、集光レンズの焦点距離を短くした場
合、集光レンズの曲率が大になり、レンズの加工性がお
ち、又偏芯によりライトガイド入射端面での集光スポッ
トのずれ量が従来の集光レンズよりも大になり、そのた
めに組立精度を従来よりも高くしなければならず、作業
性が悪くなる等の欠点が生ずる。
合、集光レンズの曲率が大になり、レンズの加工性がお
ち、又偏芯によりライトガイド入射端面での集光スポッ
トのずれ量が従来の集光レンズよりも大になり、そのた
めに組立精度を従来よりも高くしなければならず、作業
性が悪くなる等の欠点が生ずる。
【００３２】この実施の形態のライトガイド照明装置
は、集光レンズはそのままにしランプの構成を改良して
本発明の目的を達成するようにしたものである。
は、集光レンズはそのままにしランプの構成を改良して
本発明の目的を達成するようにしたものである。
【００３３】図３は、この実施の形態のライトガイド照
明装置におけるホットスポットと反射鏡の焦点位置との
配置関係とライトガイドへの入射光量との関係を示す図
で、横軸は反射鏡の焦点位置からのホットスポットの移
動量、縦軸は光量である。ここで曲線ａは直径４．５ｍ
ｍのライトガイド、曲線ｂは直径３．４ｍｍのライトガ
イド、曲線ｃは直径２．６ｍｍのライトガイド、曲線ｄ
は直径１．５ｍｍのライトガイド、曲線ｅは直径０．８
ｍｍのライトガイドに対するものである。又直線ｆは従
来の照明装置のランプの位置を示し、焦点位置から＋
０．３３ｍｍである。
明装置におけるホットスポットと反射鏡の焦点位置との
配置関係とライトガイドへの入射光量との関係を示す図
で、横軸は反射鏡の焦点位置からのホットスポットの移
動量、縦軸は光量である。ここで曲線ａは直径４．５ｍ
ｍのライトガイド、曲線ｂは直径３．４ｍｍのライトガ
イド、曲線ｃは直径２．６ｍｍのライトガイド、曲線ｄ
は直径１．５ｍｍのライトガイド、曲線ｅは直径０．８
ｍｍのライトガイドに対するものである。又直線ｆは従
来の照明装置のランプの位置を示し、焦点位置から＋
０．３３ｍｍである。
【００３４】この第１の実施の形態は、図３より明らか
なように、ランプ点灯初期の状態において曲線ｂに示す
径が３．４ｍｍのライトガイドが光量が最大であること
がわかる。又径が３．４ｍｍ以上のライトガイドの場
合、初期光量が最大になるホットスポットの位置は、焦
点位置からライトガイド側へ遠ざかる方向に存在するこ
とがわかる。逆に径が３．４ｍｍ以下のライトガイドの
場合、初期光量が最大であるホットスポットの位置は、
焦点位置に近づく方向に存在する。
なように、ランプ点灯初期の状態において曲線ｂに示す
径が３．４ｍｍのライトガイドが光量が最大であること
がわかる。又径が３．４ｍｍ以上のライトガイドの場
合、初期光量が最大になるホットスポットの位置は、焦
点位置からライトガイド側へ遠ざかる方向に存在するこ
とがわかる。逆に径が３．４ｍｍ以下のライトガイドの
場合、初期光量が最大であるホットスポットの位置は、
焦点位置に近づく方向に存在する。
【００３５】現在のライトガイドの径が３．４ｍｍのと
きに初期光量が最大になるようにした光源装置は、直線
ｆで示したホットスポットが焦点位置から０．３３ｍｍ
である。しかし、図３からわかるように、曲線ｄ，ｃに
て示す直径が０．８ｍｍおよび１．５ｍｍのライトガイ
ドに対して初期光量が最大になるようにするためには、
ホットスポットが焦点位置から夫々＋０．１８ｍｍ、＋
０．２３ｍｍになるようにすることが望ましい。つま
り、ライトガイドの径が小になるにしたがってホットス
ポットと反射鏡の焦点位置が近づくように配置すること
が好ましい。このように配置することにより径が０．８
ｍｍと１．５ｍｍのライトガイドに対して夫々１０％以
上、４％以上改善させることができる。
きに初期光量が最大になるようにした光源装置は、直線
ｆで示したホットスポットが焦点位置から０．３３ｍｍ
である。しかし、図３からわかるように、曲線ｄ，ｃに
て示す直径が０．８ｍｍおよび１．５ｍｍのライトガイ
ドに対して初期光量が最大になるようにするためには、
ホットスポットが焦点位置から夫々＋０．１８ｍｍ、＋
０．２３ｍｍになるようにすることが望ましい。つま
り、ライトガイドの径が小になるにしたがってホットス
ポットと反射鏡の焦点位置が近づくように配置すること
が好ましい。このように配置することにより径が０．８
ｍｍと１．５ｍｍのライトガイドに対して夫々１０％以
上、４％以上改善させることができる。
【００３６】そのため、この第１の実施の形態において
は、図３の直線ｇにて示す位置である反射鏡の焦点位置
からホットスポットの位置を＋０．１８ｍｍにすること
により、径が０．８ｍｍの細径のライトガイドに最も光
が入射し得るようにすることが可能になる。このように
すればＮＡ1＜ＮＡ2の関係を保ちながら、前述の集光レ
ンズの焦点距離を短くする方法のような不具合を生ずる
ことなしに細径のライトガイドの内視鏡に対し最適な光
源装置を実現し得る。
は、図３の直線ｇにて示す位置である反射鏡の焦点位置
からホットスポットの位置を＋０．１８ｍｍにすること
により、径が０．８ｍｍの細径のライトガイドに最も光
が入射し得るようにすることが可能になる。このように
すればＮＡ1＜ＮＡ2の関係を保ちながら、前述の集光レ
ンズの焦点距離を短くする方法のような不具合を生ずる
ことなしに細径のライトガイドの内視鏡に対し最適な光
源装置を実現し得る。
【００３７】次に、この第１の実施の形態の照明装置に
おいて、光源ランプをある程度点灯させた後の経時変化
の影響について述べる。ランプの陰極の先端が時間と共
に消耗することにより陰極先端近傍に位置するホットス
ポットの移動方向と逆方向に予め陰極の先端を移動させ
ておけば経時変化による光量低下を少なくすることがで
きる。しかし、初期光量について最適化されたホットス
ポット位置から予めホットスポットを移動させると、当
然光量が落ちることになる。一方、このホットスポット
の移動量を少なくすると経時変化による低下を少なくす
る効果が余り得られなくなる。
おいて、光源ランプをある程度点灯させた後の経時変化
の影響について述べる。ランプの陰極の先端が時間と共
に消耗することにより陰極先端近傍に位置するホットス
ポットの移動方向と逆方向に予め陰極の先端を移動させ
ておけば経時変化による光量低下を少なくすることがで
きる。しかし、初期光量について最適化されたホットス
ポット位置から予めホットスポットを移動させると、当
然光量が落ちることになる。一方、このホットスポット
の移動量を少なくすると経時変化による低下を少なくす
る効果が余り得られなくなる。
【００３８】図３において、曲線ｄにて示すライトガイ
ドの径が１．５ｍｍの場合、Ｔ時間経過後のホットスポ
ットの移動量Δを０．２ｍｍとすると経時変化によるホ
ットスポットの移動方向は、反射鏡の面頂から光軸に沿
ってライトガイドに向かう方向であるため、図３におい
て＋０．２ｍｍ移動することになる。また最大光量を与
えるホットスポットの配置は上記の通り反射鏡焦点位置
から＋０．２３ｍｍの位置である。
ドの径が１．５ｍｍの場合、Ｔ時間経過後のホットスポ
ットの移動量Δを０．２ｍｍとすると経時変化によるホ
ットスポットの移動方向は、反射鏡の面頂から光軸に沿
ってライトガイドに向かう方向であるため、図３におい
て＋０．２ｍｍ移動することになる。また最大光量を与
えるホットスポットの配置は上記の通り反射鏡焦点位置
から＋０．２３ｍｍの位置である。
【００３９】今、初期状態でのホットスポットの位置
が、反射鏡の焦点位置から＋０．２３ｍｍであるとする
と、Ｔ時間経過後には＋０．４３ｍｍに位置し、図３か
らわかるように光量は下がる方向に変化する一方であ
り、経時変化による光量の減少を抑えることはできな
い。これをさけるために、ホットスポットの位置を予め
反射鏡の面寄りに移動させ、例えば、移動量の半分の量
である＋０．１３ｍｍにすれば、経時変化の途中でホッ
トスポットが最大光量になる位置である＋０．２３ｍｍ
を通過して、Ｔ時間経過後に＋０．３３ｍｍに位置する
ことになる。したがって、ライトガイドへの入射光量
は、初期光量の低下を最小に抑え、かつ初期とある時間
経過後とでほぼ同じ光量にすることができる。
が、反射鏡の焦点位置から＋０．２３ｍｍであるとする
と、Ｔ時間経過後には＋０．４３ｍｍに位置し、図３か
らわかるように光量は下がる方向に変化する一方であ
り、経時変化による光量の減少を抑えることはできな
い。これをさけるために、ホットスポットの位置を予め
反射鏡の面寄りに移動させ、例えば、移動量の半分の量
である＋０．１３ｍｍにすれば、経時変化の途中でホッ
トスポットが最大光量になる位置である＋０．２３ｍｍ
を通過して、Ｔ時間経過後に＋０．３３ｍｍに位置する
ことになる。したがって、ライトガイドへの入射光量
は、初期光量の低下を最小に抑え、かつ初期とある時間
経過後とでほぼ同じ光量にすることができる。
【００４０】以上の説明では、予め移動させておくホッ
トスポットの移動量を、Ｔ時間経過後のホットスポット
の移動量Δの半分の量つまりΔ／２とした。
トスポットの移動量を、Ｔ時間経過後のホットスポット
の移動量Δの半分の量つまりΔ／２とした。
【００４１】ここで、本発明の第３の構成のように反射
鏡と光軸との交点を原点とし、任意の直径がＤのライト
ガイドに対し最適化されたホットスポットの位置ベクト
ルをＰM（Ｄ）とし、任意の時間例えばランプの保証期
間経過後のホットスポットの位置ベクトルをＰt（Ｄ）
とすると、本発明の照明装置におけるホットスポット位
置のベクトルＰO（Ｄ）が下記条件を満足するように、
初期光量と経時変化による光量劣化の制御の程度を規定
すれば、本発明の目的を達成し得るので望ましい。 ＰO（Ｄ）＝ＰM（Ｄ）＋δ［｛ＰO（Ｄ）−Ｐt（Ｄ）｝／２］ ０．５≦δ≦１．５ 但し、δは初期光量と径時変化後の光量との相関関係を
規定する係数である。上記式の右辺の｛ＰO（Ｄ）−Ｐt
（Ｄ）｝／２は経時変化によるホットスポットの移動量
の半分の量を表わし、そのベクトルの方向は、経時変化
によるホットスポットの移動方向に対して逆の方向を示
している。
鏡と光軸との交点を原点とし、任意の直径がＤのライト
ガイドに対し最適化されたホットスポットの位置ベクト
ルをＰM（Ｄ）とし、任意の時間例えばランプの保証期
間経過後のホットスポットの位置ベクトルをＰt（Ｄ）
とすると、本発明の照明装置におけるホットスポット位
置のベクトルＰO（Ｄ）が下記条件を満足するように、
初期光量と経時変化による光量劣化の制御の程度を規定
すれば、本発明の目的を達成し得るので望ましい。 ＰO（Ｄ）＝ＰM（Ｄ）＋δ［｛ＰO（Ｄ）−Ｐt（Ｄ）｝／２］ ０．５≦δ≦１．５ 但し、δは初期光量と径時変化後の光量との相関関係を
規定する係数である。上記式の右辺の｛ＰO（Ｄ）−Ｐt
（Ｄ）｝／２は経時変化によるホットスポットの移動量
の半分の量を表わし、そのベクトルの方向は、経時変化
によるホットスポットの移動方向に対して逆の方向を示
している。
【００４２】図５は、上記ベクトルの配置を示し、
（Ａ）は電極方向が光軸と一致する場合、（Ｂ）は電極
方向が光軸と垂直である場合を示している。又係数δ
は、本発明の目的である初期光量と経時後の光量との相
関関係を規定する係数である。例えば、δ＝０の場合、
ＰO（Ｄ）＝ＰM（Ｄ）となり、初期光量では最大光量に
なるホットスポットと焦点位置との関係を規定するが経
時変化による光量の減少を抑制する効果は得られない。
（Ａ）は電極方向が光軸と一致する場合、（Ｂ）は電極
方向が光軸と垂直である場合を示している。又係数δ
は、本発明の目的である初期光量と経時後の光量との相
関関係を規定する係数である。例えば、δ＝０の場合、
ＰO（Ｄ）＝ＰM（Ｄ）となり、初期光量では最大光量に
なるホットスポットと焦点位置との関係を規定するが経
時変化による光量の減少を抑制する効果は得られない。
【００４３】次の表１は、この第１の実施の形態の照明
装置の直径が夫々０．８，１．５，２．６（ｍｍ）のラ
イトガイドに対する初期光量比と経時変化後の光量比を
夫々δ毎に示してある。ただし、ＰM（Ｄ）の位置での
光量で規格化している。
装置の直径が夫々０．８，１．５，２．６（ｍｍ）のラ
イトガイドに対する初期光量比と経時変化後の光量比を
夫々δ毎に示してある。ただし、ＰM（Ｄ）の位置での
光量で規格化している。
【００４４】 表１ （１） 直径０．８ｍｍのライトガイド δ ０ ０．５ １ １．５ ２ 従来例 ＰM(0.8)に対する 初期光量の比 １００％ ９９％ ９７％ ９４％ ８８％ ９３％ 経時変化後の光量比 ７８％ ８６％ ９２％ ９８％ １００％ ６４％ （２） 直径１．５ｍｍのライトガイド δ ０ ０．５ １ １．５ ２ 従来例 ＰM(1.5)に対する 初期光量の比 １００％ ９９％ ９８％ ９５％ ９０％ ９７％ 経時変化後の光量比 ８８％ ９２％ ９６％ ９９％ １００％ ７６％ （３） 直径２．６ｍｍのライトガイド δ ０ ０．５ １ １．５ ２ 従来例 ＰM(2.6)に対する 初期光量の比 １００％ ９９％ ９９％ ９７％ ９４％ ９９％ 経時変化後の光量比 ９２％ ９６％ ９８％ ９９％ １００％ ８９％
【００４５】この表１より、直径０．８ｍｍのライトガ
イドの場合、δ＝０の時は、初期光量では最も有利であ
るが経時変化後の光量が著しく減少する。又δ＝２のと
きは、経時変化による光量の減少は少ないが、初期光量
が大幅に低下する。
イドの場合、δ＝０の時は、初期光量では最も有利であ
るが経時変化後の光量が著しく減少する。又δ＝２のと
きは、経時変化による光量の減少は少ないが、初期光量
が大幅に低下する。
【００４６】一方、０．５＜δ＜１．５の範囲内のδに
対しては、初期光量、経時変化後の光量共に満足し得る
ものである。
対しては、初期光量、経時変化後の光量共に満足し得る
ものである。
【００４７】以上のように、本発明の第１の実施の形態
の照明装置は、δの値を上記条件の範囲内である例えば
δ＝１に対応するホットスポットを反射鏡の焦点位置に
対して＋０．１３ｍｍの位置に配置すれば直径０．８ｍ
ｍのライトガイドにおいて初期光量を増大させかつ経時
変化によっても光量の減少を少なくする上で有効であ
る。
の照明装置は、δの値を上記条件の範囲内である例えば
δ＝１に対応するホットスポットを反射鏡の焦点位置に
対して＋０．１３ｍｍの位置に配置すれば直径０．８ｍ
ｍのライトガイドにおいて初期光量を増大させかつ経時
変化によっても光量の減少を少なくする上で有効であ
る。
【００４８】このように上記表１から、本発明の照明装
置が従来例に比べて経時変化による光量の減少を著しく
改善し得ることが理解でき、又そのためには前記条件を
満足することが望ましいことがわかる。
置が従来例に比べて経時変化による光量の減少を著しく
改善し得ることが理解でき、又そのためには前記条件を
満足することが望ましいことがわかる。
【００４９】またライトガイド照明装置は、直径の異な
る複数のライトガイドに対し使用することが多い。その
ため、どの径のライトガイドに対して最適になるように
すればよいかが困難なときには、使用するライトガイド
のうちの径の最も小さいライトガイドに合わせるように
することが望ましい。表１からも明らかなように、ライ
トガイドの径が太くなるにつれて本発明による効果は少
なくなり、又図３からわかるように、最も径の小さいラ
イトガイドに対して最適化しておけば、経時変化による
ホットスポットの移動は、太い径のライトガイドに対し
て有利な方向になる。したがって、前記のように最も径
の小さいライトガイドに対して最適化することが望まし
い。
る複数のライトガイドに対し使用することが多い。その
ため、どの径のライトガイドに対して最適になるように
すればよいかが困難なときには、使用するライトガイド
のうちの径の最も小さいライトガイドに合わせるように
することが望ましい。表１からも明らかなように、ライ
トガイドの径が太くなるにつれて本発明による効果は少
なくなり、又図３からわかるように、最も径の小さいラ
イトガイドに対して最適化しておけば、経時変化による
ホットスポットの移動は、太い径のライトガイドに対し
て有利な方向になる。したがって、前記のように最も径
の小さいライトガイドに対して最適化することが望まし
い。
【００５０】図２は、本発明の照明装置の第２の実施の
形態を示す図である。この実施の形態は、ライトガイド
の前面に三つのレンズよりなる集光レンズ群６を設けた
点で、第１の実施の形態の照明装置と相違している。そ
して、この集光レンズの最終集光レンズからの出射光線
の開口数ＮＡ1とライトガイドの開口数ＮＡ2との関係が
下記のようになるように設定されている。 ＮＡ1＞ＮＡ2
形態を示す図である。この実施の形態は、ライトガイド
の前面に三つのレンズよりなる集光レンズ群６を設けた
点で、第１の実施の形態の照明装置と相違している。そ
して、この集光レンズの最終集光レンズからの出射光線
の開口数ＮＡ1とライトガイドの開口数ＮＡ2との関係が
下記のようになるように設定されている。 ＮＡ1＞ＮＡ2
【００５１】この第２の実施の形態は、瞳径を一度縮小
することによって、ダイクロイックフィルター等のフィ
ルター６を配置する場合、コンパクトになし得るように
している。又、第１の実施の形態と異なり集光レンズ群
５によって集光密度を高め、したがって、ライトガイド
端面での集光径が小さく、細径のライトガイドに対して
有利な構成になっている。
することによって、ダイクロイックフィルター等のフィ
ルター６を配置する場合、コンパクトになし得るように
している。又、第１の実施の形態と異なり集光レンズ群
５によって集光密度を高め、したがって、ライトガイド
端面での集光径が小さく、細径のライトガイドに対して
有利な構成になっている。
【００５２】この第２の実施の形態の照明装置において
も、本発明の構成の適用によって光量が大でランプの寿
命期間内において経時変化による光量の減少が殆どな
く、細径のライトガイドに対しても安定した光量を得る
ことができる。
も、本発明の構成の適用によって光量が大でランプの寿
命期間内において経時変化による光量の減少が殆どな
く、細径のライトガイドに対しても安定した光量を得る
ことができる。
【００５３】図４は、第２の実施の形態における陰極管
先端と反射鏡の焦点位置の配置関係とライトガイドへの
入射光量との関係を示す図である。
先端と反射鏡の焦点位置の配置関係とライトガイドへの
入射光量との関係を示す図である。
【００５４】前述の第１の実施の形態においては、経時
変化による影響に関して、ホットスポットの移動を問題
にしたが、ホットスポットは、陰極先端近傍に位置する
ため、第２の実施の形態においては、陰極先端位置の経
時変化の移動について述べる。
変化による影響に関して、ホットスポットの移動を問題
にしたが、ホットスポットは、陰極先端近傍に位置する
ため、第２の実施の形態においては、陰極先端位置の経
時変化の移動について述べる。
【００５５】図５（Ａ）において、陰極先端の移動方向
は反射鏡の面頂から光軸に沿ってライトガイドに向かう
方向であり、図５においては正の方向に移動することに
なる。この第２の実施の形態は、集光レンズ群によって
集光密度を高くし得るため、ランプ点灯初期における直
径１．５ｍｍのライトガイドのときに光量が最大になる
ように電極を配置することが望ましい。
は反射鏡の面頂から光軸に沿ってライトガイドに向かう
方向であり、図５においては正の方向に移動することに
なる。この第２の実施の形態は、集光レンズ群によって
集光密度を高くし得るため、ランプ点灯初期における直
径１．５ｍｍのライトガイドのときに光量が最大になる
ように電極を配置することが望ましい。
【００５６】上記のような構成にした場合、細径のライ
トガイドのときの経時変化による光量の減少を少なくす
るためには、例えば、ライトガイドの端面位置を経時変
化とともに集光レンズ側に近づけるようにすればよい
が、太い径のライトガイドに対しては、上記手段により
光量を減少させることになり好ましくない。また、ライ
トガイドの端面位置と集光レンズとの間隔を調整するた
めの新しい部材や機構が必要になり、又、調整を行なう
ことによる作業性の問題も生じ好ましくない。
トガイドのときの経時変化による光量の減少を少なくす
るためには、例えば、ライトガイドの端面位置を経時変
化とともに集光レンズ側に近づけるようにすればよい
が、太い径のライトガイドに対しては、上記手段により
光量を減少させることになり好ましくない。また、ライ
トガイドの端面位置と集光レンズとの間隔を調整するた
めの新しい部材や機構が必要になり、又、調整を行なう
ことによる作業性の問題も生じ好ましくない。
【００５７】次にこの第２の実施の形態の照明装置にお
ける前記条件にもとづく経時変化による光量の変化を表
２に示す。 表２ （１） 直径０．８ｍｍのライトガイド δ ０ ０．５ １ １．５ ２ 従来例 ＰM（０．８）に対する 初期光量の比 １００％ ９８％ ９４％ ８９％ ８３％ ９９％ 経時変化後の光量比 ７８％ ８５％ ９２％ ９７％ １００％ ７１％ （２） 直径１．５ｍｍのライトガイド δ ０ ０．５ １ １．５ ２ 従来例 ＰM（１．５）に対する 初期光量の比 １００％ ９８％ ９６％ ９３％ ８８％ １００％ 経時変化後の光量比 ８５％ ８９％ ９４％ ９８％ １００％ ８５％
ける前記条件にもとづく経時変化による光量の変化を表
２に示す。 表２ （１） 直径０．８ｍｍのライトガイド δ ０ ０．５ １ １．５ ２ 従来例 ＰM（０．８）に対する 初期光量の比 １００％ ９８％ ９４％ ８９％ ８３％ ９９％ 経時変化後の光量比 ７８％ ８５％ ９２％ ９７％ １００％ ７１％ （２） 直径１．５ｍｍのライトガイド δ ０ ０．５ １ １．５ ２ 従来例 ＰM（１．５）に対する 初期光量の比 １００％ ９８％ ９６％ ９３％ ８８％ １００％ 経時変化後の光量比 ８５％ ８９％ ９４％ ９８％ １００％ ８５％
【００５８】この実施の形態においては、図４の直線ｆ
にて示すように従来例のランプの陰極の位置を直径１．
５ｍｍのライトガイドのＰMの位置（Ｐ0＝ＰM）に設定
してある。
にて示すように従来例のランプの陰極の位置を直径１．
５ｍｍのライトガイドのＰMの位置（Ｐ0＝ＰM）に設定
してある。
【００５９】しかし、この設定では、δ＝０になり、初
期光量は、十分な光量が得られるが、経時変化による光
量の減少を抑えることはできない。
期光量は、十分な光量が得られるが、経時変化による光
量の減少を抑えることはできない。
【００６０】このように、従来の光学装置は、ライトガ
イドの径が１．５ｍｍの時にランプ点灯初期において最
大光量が得られるが、経時変化による光量の減少を抑制
する効果は得られないため、この第２の実施の形態にお
いては、例えば図４の直線ｇにて示すように陰極の先端
を反射鏡の焦点位置に対し＋０．２ｍｍの位置になるよ
うに配置して、直径１．５ｍｍのライトガイドにおける
経時変化による光量の減少をを少なくして（１．５ｍｍ
のライトガイドに対してはδ＝１．４）直径０．８ｍｍ
のライトガイドにおいても初期光量を落とすことなくか
つ経時変化における光量の減少を少なくする上で（０．
８ｍｍのライトガイドに対してはδ＝０．９）最適の配
置になし得る。
イドの径が１．５ｍｍの時にランプ点灯初期において最
大光量が得られるが、経時変化による光量の減少を抑制
する効果は得られないため、この第２の実施の形態にお
いては、例えば図４の直線ｇにて示すように陰極の先端
を反射鏡の焦点位置に対し＋０．２ｍｍの位置になるよ
うに配置して、直径１．５ｍｍのライトガイドにおける
経時変化による光量の減少をを少なくして（１．５ｍｍ
のライトガイドに対してはδ＝１．４）直径０．８ｍｍ
のライトガイドにおいても初期光量を落とすことなくか
つ経時変化における光量の減少を少なくする上で（０．
８ｍｍのライトガイドに対してはδ＝０．９）最適の配
置になし得る。
【００６１】本発明のライトガイド照明装置は、第１の
実施の形態の説明でも述べたように、複数の異なる径の
ライトガイドに対して使用することが多く、その場合、
どの径のライトガイドに対して最適化することが望まし
いか不明な場合がある。そのようなときは、細径のライ
トガイドに合わせることが最も望ましい。
実施の形態の説明でも述べたように、複数の異なる径の
ライトガイドに対して使用することが多く、その場合、
どの径のライトガイドに対して最適化することが望まし
いか不明な場合がある。そのようなときは、細径のライ
トガイドに合わせることが最も望ましい。
【００６２】そのため、前述の第１〜第３の構成の照明
装置において、最適化するためのライトガイドの径とし
て、下記条件を満足することが望ましい。 Ｄ＜３ｍｍ
装置において、最適化するためのライトガイドの径とし
て、下記条件を満足することが望ましい。 Ｄ＜３ｍｍ
【００６３】また、前記第１、第２の実施の形態のライ
トガイド照明装置において、装置の小型化とライトガイ
ド端面近傍での発熱を軽減させるためには、次のような
構成にすることが望ましい。
トガイド照明装置において、装置の小型化とライトガイ
ド端面近傍での発熱を軽減させるためには、次のような
構成にすることが望ましい。
【００６４】つまり、ライトガイド照明装置として、放
電型の光源と、この光源の後方に配置された放物面反射
鏡とよりなるランプと、ランプからの放射光をライトガ
イドに集光させるための少なくとも１枚のレンズからな
る集光レンズ群とを少なくとも有していて、次の条件
（２）、（３）、（４）を満足する構成にすることが望
ましい。 （２） ３≦ｆ1≦４ （３） ０．８≦ｓｉｎ（ｔａｎ-1（ＤS／ｆS×０．５）／ＮＡ≦１．２ （４） ０≦Ｂ≦０．２ ただし、ｆ1は放物面反射鏡の焦点距離、ｆSは集光光学
系の最終レンズの焦点距離、ＤSは前記最終レンズの軸
上光束径、ＮＡはライトガイドの開口数、Ｂは放物面反
射鏡の焦点位置と光源の陰極先端との距離である。
電型の光源と、この光源の後方に配置された放物面反射
鏡とよりなるランプと、ランプからの放射光をライトガ
イドに集光させるための少なくとも１枚のレンズからな
る集光レンズ群とを少なくとも有していて、次の条件
（２）、（３）、（４）を満足する構成にすることが望
ましい。 （２） ３≦ｆ1≦４ （３） ０．８≦ｓｉｎ（ｔａｎ-1（ＤS／ｆS×０．５）／ＮＡ≦１．２ （４） ０≦Ｂ≦０．２ ただし、ｆ1は放物面反射鏡の焦点距離、ｆSは集光光学
系の最終レンズの焦点距離、ＤSは前記最終レンズの軸
上光束径、ＮＡはライトガイドの開口数、Ｂは放物面反
射鏡の焦点位置と光源の陰極先端との距離である。
【００６５】条件（２）は、放物面反射鏡の形状を規定
するもので、ｆ1が下限の３を超えると光源からの放射
光を効率よく集光できず、ライトガイドへの入射光量を
満足し得る量にするためには放物面反射鏡が深底型にな
り全長が長くなる。又、ｆ 1が上限の４を超えると、十
分な光量を得るためには放物面反射鏡の開口を大きくせ
ざるを得ず、集光レンズ群も大型になる。このように条
件（２）を満足しないと照明装置を小型化し得なくな
る。
するもので、ｆ1が下限の３を超えると光源からの放射
光を効率よく集光できず、ライトガイドへの入射光量を
満足し得る量にするためには放物面反射鏡が深底型にな
り全長が長くなる。又、ｆ 1が上限の４を超えると、十
分な光量を得るためには放物面反射鏡の開口を大きくせ
ざるを得ず、集光レンズ群も大型になる。このように条
件（２）を満足しないと照明装置を小型化し得なくな
る。
【００６６】条件（３）は、集光レンズ群の作用に関す
る条件で、条件（３）において下限を超えると集光レン
ズによる集光密度が低くなり特に細径のライトガイドに
用いるとき十分な入射光量が得られなくなる。又条件
（３）において、上限を超えると集光レンズ群による集
光密度が高くなり、細径のライトガイドに対しても十分
な入射光量が得られるが、ライトガイドの開口数以上の
光束がライトガイド端面上での発熱の原因となり、ライ
トガイド焼け等の不具合を生ずる。
る条件で、条件（３）において下限を超えると集光レン
ズによる集光密度が低くなり特に細径のライトガイドに
用いるとき十分な入射光量が得られなくなる。又条件
（３）において、上限を超えると集光レンズ群による集
光密度が高くなり、細径のライトガイドに対しても十分
な入射光量が得られるが、ライトガイドの開口数以上の
光束がライトガイド端面上での発熱の原因となり、ライ
トガイド焼け等の不具合を生ずる。
【００６７】条件（４）は放電型光源の陰極先端位置を
規定するもので、条件（４）において下限を超えると、
径時変化後の光量ロスは小さくなるが、細径のライトガ
イドにおいて十分な初期光量は得られない。又条件
（４）において、上限を超えると径時変化による光量ロ
スが大きくなってしまい、本発明の目的を達成できな
い。
規定するもので、条件（４）において下限を超えると、
径時変化後の光量ロスは小さくなるが、細径のライトガ
イドにおいて十分な初期光量は得られない。又条件
（４）において、上限を超えると径時変化による光量ロ
スが大きくなってしまい、本発明の目的を達成できな
い。
【００６８】本発明のライトガイド照明装置は、上記第
１、第２の実施の形態のみに限定されるものではなく、
例えば、第１、第２の実施の形態のように放物面反射鏡
と集光レンズ群によりライトガイド端面に集光させる構
成の代わりに集光作用を有する反射鏡を用いた光学系に
よって光源よりの光をライトガイドの端面上に集光させ
るようにしてもよい。
１、第２の実施の形態のみに限定されるものではなく、
例えば、第１、第２の実施の形態のように放物面反射鏡
と集光レンズ群によりライトガイド端面に集光させる構
成の代わりに集光作用を有する反射鏡を用いた光学系に
よって光源よりの光をライトガイドの端面上に集光させ
るようにしてもよい。
【００６９】又、本発明の第１乃至第３の構成において
反射鏡として楕円面より構成された反射鏡が好ましい。
反射鏡として楕円面より構成された反射鏡が好ましい。
【００７０】本発明のライトガイド照明装置は、特許請
求の範囲に記載する光学装置のほかに次の各項に記載す
る光学装置も発明の目的と達成し得る。
求の範囲に記載する光学装置のほかに次の各項に記載す
る光学装置も発明の目的と達成し得る。
【００７１】（１） 特許請求の範囲の請求項２に記載
する光学装置で、光源の近傍に配置された反射鏡を有
し、経時変化により光源の電極の消耗量の１／２だけ輝
点位置を反射鏡側に近づけたことを特徴とするライトガ
イド照明装置。
する光学装置で、光源の近傍に配置された反射鏡を有
し、経時変化により光源の電極の消耗量の１／２だけ輝
点位置を反射鏡側に近づけたことを特徴とするライトガ
イド照明装置。
【００７２】（２） 特許請求の範囲の請求項３に記載
する光学装置で、光源が交流点灯式であり、光源の電極
のいずれか一方が条件（１）を満足することを特徴とす
るライトガイド照明装置。
する光学装置で、光源が交流点灯式であり、光源の電極
のいずれか一方が条件（１）を満足することを特徴とす
るライトガイド照明装置。
【００７３】（３） 放電型の光源と、光源の後方に配
置された放物面反射鏡とよりなるランプと、ランプから
の放射光をライトガイドに集光するための少なくとも１
枚のレンズよりなる集光レンズ群とからなり、下記の条
件（２）、（３）、（４）を満足することを特徴とする
照明装置。 （２） ３≦ｆ1≦４ （３） ０．８≦ｓｉｎ（ｔａｎ-1（ＤS／ｆS×０．５）／ＮＡ≦１．２ （４） ０≦Ｂ≦０．２
置された放物面反射鏡とよりなるランプと、ランプから
の放射光をライトガイドに集光するための少なくとも１
枚のレンズよりなる集光レンズ群とからなり、下記の条
件（２）、（３）、（４）を満足することを特徴とする
照明装置。 （２） ３≦ｆ1≦４ （３） ０．８≦ｓｉｎ（ｔａｎ-1（ＤS／ｆS×０．５）／ＮＡ≦１．２ （４） ０≦Ｂ≦０．２
【００７４】（４） 特許請求の範囲の請求項１、２又
は３に記載する照明装置で、集光光学系として光源の後
方に設置した楕円面反射鏡を設けたことを特徴とするラ
イトガイド照明装置。
は３に記載する照明装置で、集光光学系として光源の後
方に設置した楕円面反射鏡を設けたことを特徴とするラ
イトガイド照明装置。
【００７５】
【発明の効果】本発明は、光源の輝点位置を所定の径の
ライトガイドに対して集光光量が最大になるようにして
ライトガイドの入射光量を十分大になるようにした、ラ
イトガイド照明装置を実現し得るものである。
ライトガイドに対して集光光量が最大になるようにして
ライトガイドの入射光量を十分大になるようにした、ラ
イトガイド照明装置を実現し得るものである。
【図１】 本発明の第１の実施の形態を示す図
【図２】 本発明の第２の実施の形態を示す図
【図３】 本発明の第１の実施の形態の照明装置におけ
るホットスポットと反射鏡焦点位置の配置とライトガイ
ドへの入射光量との関係を示す図
るホットスポットと反射鏡焦点位置の配置とライトガイ
ドへの入射光量との関係を示す図
【図４】 本発明の第２の実施の形態の照明装置におけ
るホットスポットと反射鏡焦点位置の配置とライトガイ
ドへの入射光量との関係を示す図
るホットスポットと反射鏡焦点位置の配置とライトガイ
ドへの入射光量との関係を示す図
【図５】 ホットスポットの位置ベクトルを示す図
【図６】 放電タイプの電極間の輝度分布を示す図
【図７】 ライトガイドへの入射光量の経時変化を示す
図
図
【図８】 ホットスポットの位置による集光径の変化を
示す図
示す図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 晃 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 光源と、光源からの光をライトガイド
に集光させるための集光光学系とを少なくとも含み、光
源の輝点位置がライトガイドの径に対して集光光量が最
大になるように配置したことを特徴とするライトガイド
照明装置。 - 【請求項２】 光源と、光源からの光をライトガイド
に集光させるための集光光学系とを少なくとも含み、光
源の輝点位置がライトガイドの径に対して点灯初期に集
光光量が最大になる位置よりも経時変化で輝点が移動す
る方向とは逆方向にずらして配置したことを特徴とする
ライトガイド照明装置。 - 【請求項３】 放電型の光源と、光源からの光をライ
トガイドに集光させるための集光光学系とを少なくとも
備えており、任意の集光光学系と光軸との交点を原点と
した座標系をとったときに、任意の一つの経のライトガ
イドに最大光量を与える一方の位置ベクトルをＰ
M（Ｄ） 、任意の時間後の電極の位置ベクトルをＰｔ
（Ｄ）としたとき、初期状態の電極の位置ベクトルＰｏ
（Ｄ）が下記条件（１）を満足することを特徴とするラ
イトガイド照明装置。 （１） ＰO（Ｄ）＝ＰM（Ｄ）＋δ［｛ＰO（Ｄ）−Ｐt（Ｄ）｝／２］ ０．５≦δ≦１．５ 但し、δは初期光量と径時変化後の光量との相関関係を
規定する係数である。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10146733A JPH11329038A (ja) | 1998-05-13 | 1998-05-13 | ライトガイド照明装置 |
| US09/310,378 US6254264B1 (en) | 1998-05-13 | 1999-05-12 | Lighting system for light guides |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10146733A JPH11329038A (ja) | 1998-05-13 | 1998-05-13 | ライトガイド照明装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11329038A true JPH11329038A (ja) | 1999-11-30 |
Family
ID=15414365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10146733A Pending JPH11329038A (ja) | 1998-05-13 | 1998-05-13 | ライトガイド照明装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6254264B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11329038A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7182497B2 (en) | 2004-09-24 | 2007-02-27 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Illumination unit using LED and image projecting apparatus employing the same |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6459919B1 (en) * | 1997-08-26 | 2002-10-01 | Color Kinetics, Incorporated | Precision illumination methods and systems |
| WO2004080291A2 (en) * | 2003-03-12 | 2004-09-23 | Color Kinetics Incorporated | Methods and systems for medical lighting |
| JP2007171319A (ja) * | 2005-12-20 | 2007-07-05 | Samsung Electronics Co Ltd | 照明光学系、それを用いた照明ユニットおよび画像投影装置 |
| US20080269728A1 (en) * | 2007-04-24 | 2008-10-30 | Buczek Mark J | Active Lamp Alignment for Fiber Optic Illuminators |
| US8688401B2 (en) | 2011-12-22 | 2014-04-01 | Alcon Research, Ltd. | Providing consistent output from an endoilluminator system |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07159897A (ja) * | 1993-12-07 | 1995-06-23 | Nippondenso Co Ltd | 光源装置 |
| US5755505A (en) * | 1996-01-19 | 1998-05-26 | Denso Corporation | Light source assembly and bulb unit therefor |
| JP3058251B2 (ja) * | 1996-04-17 | 2000-07-04 | オリンパス光学工業株式会社 | 照明光学装置 |
| US5924792A (en) * | 1997-02-21 | 1999-07-20 | General Electric Company | Modular dual port central lighting system |
-
1998
- 1998-05-13 JP JP10146733A patent/JPH11329038A/ja active Pending
-
1999
- 1999-05-12 US US09/310,378 patent/US6254264B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7182497B2 (en) | 2004-09-24 | 2007-02-27 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Illumination unit using LED and image projecting apparatus employing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6254264B1 (en) | 2001-07-03 |
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