JPS63249811A - 照明光学装置 - Google Patents

照明光学装置

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JPS63249811A
JPS63249811A JP62084308A JP8430887A JPS63249811A JP S63249811 A JPS63249811 A JP S63249811A JP 62084308 A JP62084308 A JP 62084308A JP 8430887 A JP8430887 A JP 8430887A JP S63249811 A JPS63249811 A JP S63249811A
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light source
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Masahiro Chiba
千葉 政広
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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4298Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with non-coherent light sources and/or radiation detectors, e.g. lamps, incandescent bulbs, scintillation chambers

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、主に内視鏡に用いられる照明光学装置に関す
るものである。
〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕この
種従来の照明光学装置は、例えば第12図に示した如く
、ランプ等の光源1から発せられた光のうち直接ライト
ガイド3に入射するわずかな先板外の大部分の光を楕円
反射鏡2で反射集光させ、焦点位置にあるライトガイド
3の入射端面3aに入射させている。尚、楕円反射鏡2
の代りに、放物面0球面1円錐面或は高次曲面等から成
る凹面鏡も用いられる。このような光学系の場合、ラン
プ等の光源lの背後の楕円反射鏡2で反射した光のうち
一部が光源l自身でかなり遮ぎられるので、ライトガイ
ド3に入射し得る光束は光軸4に対して角度θ1からθ
、゛を有するもの即ち略中空円錐状のものとなる。従っ
て、ライトガイド3への直接入射光を考慮しても、ライ
トガイド3の出射端面から出射される光の配光特性は、
第13図に示した如くOoで谷となり且つ±lO〜20
゜付近の角度A°又は−A°で山となる配光特性を持つ
為、内視鏡視野の中央部が暗くなるという照明ムラを生
じる。又、光源1を発した光のうち楕円反射鏡2の開口
縁とライトガイド3の入射端面3aとの間へ拡散して行
くものが多いので、光量頃失が大きいという問題があっ
た。
そこで、この問題を解決すべく、例えば特開昭60−1
23819号公報で開示されている様に、ライトガイド
の入射端面もしくはライトガイドの前に配置しである単
ファイバーの入射端面を斜めに切り、その屈折作用を利
用しての照明ムラを無くすことが考えられたが、内視鏡
本体側でこの様な対策を設けた場合、もともと照明ムラ
の少ない照明光学装置を使用したときに逆に全体の光量
損失を引き起こすという問題が発生していた。また、集
光効率を上げる為に、例えば特開昭61−113012
号公報で開示されているように、光源とライトガイドと
の間に集光レンズを配置するようにした照明光学装置が
提案されているが、光源とライトガイドとの間の集光レ
ンズを中空で固定する為にレンズ固定枠が必要となり、
その結実装置が大型化してしまうという問題があった。
本発明は、上記問題点に鑑み、この種照明光学装置にお
いて、照明ムラがなく且つ従来のものに較べて明るいと
共に、コンパクトに構成できる照明光学装置を提供する
ことを目的とする。
〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明による
照明光学装置は、ランプ等の光源と、該光源の冑後に設
けられた凹面鏡と、光伝送用ライトガイド等を見え、前
記光源の光軸上を発した光束が前記凹面鏡により略中空
円錐状光束となって前記ライトガイドの入射端面に集光
されるようになっている照明光学装置において、上記凹
面鏡と上記ライトガイドの入射端面との間に、上記光源
を発した光束の一部を上記略円錐状光束の中空部を通し
て上記ライトガイドの入射端面に導く光学手段を設けて
、光源を発し凹面鏡の開口縁とライトガイドの入射端面
との間へ拡散しようとする光の一部をライトガイドの入
射端に集光させるようにしたものである。
〔実施例〕
以下、図示した実施例に基づき上記従来例と同一の部材
に同一符号を付して本発明の詳細な説明する。
第1図は第1実施例を示しており、5はその周縁部が楕
円反射鏡2の開口縁に固着されていると共に中央部に凸
レンズ部5aが一体成形された円形のカバーガラスであ
って、凸レンズ部5aは楕円反射!2の第1焦点に配置
されたランプ等の光Stと、第2焦点位置に光軸4と端
面が垂直になるように配置されたライトガイド3の入射
端面3aとの間に位置し、楕円反射鏡2で反射しライト
ガイド3に入射端面3aに集光する光束に対しては影響
せず、直接光源lから楕円反射鏡2の開口縁とライトガ
イド3の入射端面3aとの開に向かって拡散する光の一
部を集光するものであり、該光のライトガイド3の入射
端面3aへの最大入射角θ2と楕円反射Mt2によって
反射されてライトガイド3に入射端面3aに集光する光
の最小入射角θ、との関係が θ2拗θ1 となっている。
本発明による照明光学系は上述の如く構成されているの
で照明ムラがなくなる。即ち、従来はライトガイド3の
入射端面3aに集光する光束のうち入射角01以下の光
束が光源1自身に遮ぎられるため照明ムラが発生してい
たが、本発明照明光学系では光源lの前方で楕円反射鏡
2の反射面及びライトガイド30入射端面3aのいずれ
にも入射しようとせずに拡散しようとする光の一部を最
大入射角θ8−01でライトガイド3の入射端面3aに
集光するようになワているので、第2図に示した如く、
ライトガイド3の出射端面から出射される光のうち出射
角の狭い領域の光量が増加し、その結果照明ムラがなく
なると共に、全体の出射θ1 光量も増加する。尚、θオの大きさはθ冨≧□り小さく
なりすぎると凸レンズ部5aの径が小さくなりすぎ、そ
の結果ライトガイド3の光軸4とほぼ平行(なす角が小
さい)に入射する光量自体が非常に少なくなり、所期の
効果が得られない。
又、凸レンズ部5aがカバーガラス5と一体となってい
て楕円反射鏡2に直接取り付けられるのでレンズ固定枠
が不要となり、その結実装置全体をコンパクトに構成で
きるという利点もある。尚、凸レンズ部5aを非球面レ
ンズに形成して集光能力をより高めるようにしても良い
第3図は第2実施例を示しており、これはカバーガラス
6を屈折率分布型の不均質媒質とし、第4図に示した如
く中央部から周辺に向かって屈折率を変化させたものを
用いて凸レンズ作用を有する光学系を形成したものであ
る。
第5図は第3実施例を示しており、これは凸レンズ作用
を用いるのではなく、直接楕円反射鏡2の開口縁とライ
トガイド3の入射端面3aとの間に向かって拡散する光
を環状の楕円反射鏡7で反射させて光軸の方へ向け、光
軸上に配置した円錐面鏡8でライトガイド3の入射端面
3aへ集光させるようにしたものである。
第6図は第4実施例を示しており、これは基本的には第
1図(第1実施例)における光源1の近傍にもう一つ集
光レンズ9を配置して集光角αを大にすることにより、
より集光能力を高めてライトガイド3の入射端面3aへ
入射する光量を増加させると共に、照明ムラをなくした
ものである。
10は第1図の凸レンズ部5aと同等の集光レンズ、1
1は集光レンズ9.lOを同時に楕円反射鏡2に固定す
るレンズ固定枠である。
第7図は第5実施例を示しており、これは楕円反射鏡2
で反射された略平行な光線と直接光源lから拡散する光
線を同時に集光できる多重曲面レンズ12を配設して、
集光能力を高め且つ配光ムラをなくしたものである。
第8図は第6実施例を示しており、これは楕円反射鏡2
を有する光源lとライトガイドの入射端面3aとの間に
光軸4を中心とした楔形プリズムの回転体13を配設し
て、該回転体13に対して楕円反射鏡2の周辺部で反射
した光線は垂直入射し通過後の出射角も入射角と略変わ
らないが、光軸付近の光線は斜め入射となり出射角が入
射角に対してより小さな角度となるようにしたことによ
り、照明ムラをなくしたものである。
第9図は第7実施例を示しており、これは楕円反射鏡2
を有する光源1とライトガイド3の入射端面3aとの間
の光軸上に光源1の外径と略同じ径のテーパー状ガラス
捧14を配設して、光源1を発し楕円反射鏡2の開口縁
とライトガイド3の入射端面3aとの間に拡散しようと
する光の一部を入射端面3aへ集光するようにしたもの
である。
尚、このガラス棒14は、側面への入射角が臨界角以内
となるようにして全反射を利用するか、又は側面に外部
から金属物質を蒸着して内部を鏡面仕上げにしたもので
ある。
第1O図は第8実施例を示しており、これは基本的には
第1図(第1実施例)における凸レンズ部5aと同等の
集光レンズlOとライトガイド3の入射端面3aとの間
に楕円反射鏡2の開口部をカバーする大きさの入射端と
ライトガイド3の入射端面3aをカバーする大きさの出
射端とを有する円錐台形のガラスブロック15を配置し
て、楕円反射鏡2の開口縁とライトガイド3の入射端面
3aとの間に拡散しようとする光のほとんど全部を漏れ
な(ライトガイド3の入射端面3aに入射せしめ、出射
光量を一層増加せしめたものである。
尚、ガラスブロック15の代りに第11図に示した如き
つり鐘状のガラスブロック16を用いても良(、いずれ
のガラスブロックも第9図のガラス棒14と同様な加工
が施されているものとする。
又、ガラスブロックの代りに、内部が鏡面になっている
円錐台形又はつり鐘状の筒状反射鏡を用いても良いこと
は言うまでも無い、又、第10図における集光レンズ1
0の代りにコリメーターレンズを用いてC良く、その場
合拡散光が略平行光になるので、ライトガイド3の入射
端面に直接入射する光量が増えると共にガラスブロック
15の側面からの漏れも減少するという効果がある。又
、光の漏れを少なくすることだけを目的とすれば、レン
ズは省略しても良い。
〔発明の効果〕
上述の如く、本発明による照明光学装置は、照明ムラガ
なく且つ従来のものに比べて明るいと共に、コンパクト
に構成できるという実用上重要な利点を有している。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による照明光学装置の第1実施例の断面
図、第2図は上記第1実施例の配光分布を示すグラフ、
第3図は第2実施例の断面図、第4図は上記第2実施例
のカバーガラスの屈折率分布を示すグラフ、第5図乃至
第1O図は夫々第3乃至第8実施例の断面図、第11図
は上記第8実施例のガラスブロックの変形例を示す図、
第12図は従来例の断面図、第13図は上記従来例の配
光分布を示すグラフである。 1・・・・光源、2・・・・楕円反射鏡、3.・、・ラ
イトガイド、3a・・・、入射端面、4.・・・光軸、
5.6・・・・カバーガラス、5a・・・・凸レンズ部
、7・・・・環状の楕円反射鏡、8・・・・円錐面鏡、
9.10・・・・集光レンズ、11・・・・レンズ固定
枠、12・・・・多重曲面レンズ、13・・・・模形プ
リズムの回転体、14・・・・ガラス棒、15.16・
・・・ガラスブロック。 第1図 122図 第3図 第4図 第5図 18図 19図 第42図 f13図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ランプ等の光源と、該光源の背後に設けられた凹
    面鏡と、光伝送用ライトガイド等を具え、前記光源の光
    軸上を発した光束が前記凹面鏡により略中空円錐状光束
    となって前記ライトガイドの入射端面に集光されるよう
    になっている照明光学装置において、上記凹面鏡と上記
    ライトガイドの入射端面との間に、上記光源を発した光
    束の一部を上記略円錐状光束の中空部を通して上記ライ
    トガイドの入射端面に導く光学手段を設けたことを特徴
    とする照明光学装置。
  2. (2)略中空円錐状光束の内面の頂角をθ_1とし、光
    学手段により導かれる光束の外面の頂角をθ_2とする
    場合、θ_2≧θ_1/3であることを特徴とする特許
    請求の範囲(1)に記載の照明光学装置。
  3. (3)光学手段とライトガイドの入射端面との間に、前
    記凹面鏡の開口部をカバーする大きさの入射端と前記ラ
    イトガイドの入射端面をカバーする大きさの出射端とを
    有する筒状反射体を設けたことを特徴とする特許請求の
    範囲(1)又は(2)に記載の照明光学装置。
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