JPH0566331A - 光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 工業用内視鏡における被観察物の照明光を伝送する光フ
ァイバに光源からの光を効率よく伝送することができる
ようにするために、ハロゲンランプなどの光源からの光
を直接に、またその光源からの光を凹面鏡によって反射
して、さらにまた凹面鏡から遠去かるにつれて先細状と
なっている中空円錐台状の反射鏡によって反射して、光
ファイバに光を導き、これによって光の伝送のための継
手の数を減らして、その継手による光の伝送効率の低下
を防ぐことができ、さらに中空円錐台状の反射鏡の軸線
方向の中間部は温度が低いことに鑑み、この中間部を、
光源を半径方向外方に間隔をあけて覆うカバーによって
支持し、これによってカバーが高温度になることが防が
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工業用内視鏡等の被観
察物を照明するための光源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】典型的な先行技術は図１１に示されてい
る。この工業用内視鏡は、工業用硬性鏡と呼ばれ、バッ
テリーなどの電源１からの電力は光源２に供給され、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、その本体４の先端部６から光が放射さ
れ、照明が行われる。こうして照射された被観察物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１２は光源２の原理を示す図である。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、光源１０と凹面鏡１１とからの光が導かれる
光ファイバ１２と、前記光ファイバ３，１２を離脱可能
に接続する継手１３とを含む。光ファイバ３にはまた、
内視鏡本体４に接続されるためのもう１つの継手１４が
設けられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような図１１およ
び図１２に示される先行技術では、光ファイバ３を介し
て工業用内視鏡本体４に光を導いて被観察物７を照明す
るために少なくとも２つの継手１３，１４を用いてい
る。したがって光の伝送効率が悪く、そのため被観察物
７を希望する照度で照明を行おうとすれば、光源２を大
出力としなければならず、そのようにすると発熱量が大
きく、したがってファンを用いて強制冷却を行わなけれ
ばならず、構成が大形化するという問題がある。

【０００５】本発明の目的は、光の伝送のための継手の
数を減らしてその伝送効率を向上し、これによって被観
察物を希望する照度で照明するための光源が小形化で
き、発熱量を低減することができるようにした工業用内
視鏡等の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】本発明は、光源と、光源
からの光を反射して前方に導く凹面鏡と、凹面鏡が固定
され、光源および凹面鏡からの光を反射して導き、凹面
鏡から遠去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、前記中空円錐台状反射鏡の軸線方
向の中間部の外周面を支持し、光源を半径方向外方に間
隔をあけて覆うカバーとを含み、反射鏡の小径先端部か
らの光を、光ファイバに導いて被観察物の照明を行うこ
とを特徴とする光源装置である。

【０００７】

【作用】本発明に従えば、光源からの直接の光と凹面鏡
によって反射された光と中空円錐台状の反射鏡によって
反射された光とは、たとえばロッドレンズを介して、ま
たはロッドレンズを介することなく、光ファイバに導
き、その光ファイバによって導かれた光によって被観察
物の照明を行うようにしたので、光の伝送のための継手
の数を少なくし、これによって光の伝送効率を向上し、
そのため被観察物を希望する照度で照明するために必要
な光源の出力を低減し、その発熱量の低減を図ることが
できるようになる。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明の一実施例の光源装置２１の
断面図である。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。
ステンレス鋼などの剛性の筒体２４の基端部は操作部２
３に固定されており、その遊端部２５は、光源装置２１
からの光を伝送する光ファイバ２６によって視野角θの
範囲で照明され、被観察物２７に照射される。

【０００９】図３は、筒体２４の正面図である。筒体２
４内で多数の光ファイバ２６の端部が周方向に隣接して
配置され、その光ファイバ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、さらに複数のリレーレンズ２９〜３４を介
して操作部２３付近に設けられた接眼レンズ３５に導か
れ、接眼部３６から、被検査物２７を見ることができ
る。光源装置２１には、バッテリーなどが備えられた電
源３７から可撓性の電線３８を介して電力が供給され
る。

【００１０】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。ハロゲンランプなどのような点光源
３９からの光は、参照符４０で示されるようにして、ロ
ッドレンズ４１の光源３９寄りの端部の端面４２に導か
れる。また光源３９からの光は、凹面鏡４３によって反
射され、参照符４４で示されるようにして、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
づくにつれて反射面が小径となって先細状に形成される
中空円錐台状であり、参照符４６で示されるように光源
３９からの光および凹面鏡４３によって反射された光が
導かれてロッドレンズ４１の端面４２に入射される。

【００１１】図５は、光源装置２１の分解斜視図であ
る。光源３９と凹面鏡４３とは一体的に構成され、大略
的に直方体状の光源ユニット４７として構成される。こ
の光源ユニット４７には、窪みが形成され、その内面に
ダイクロイックミラーなどのような反射板が付着されて
いる。このダイクロイックミラーというのは、非金属物
質の多層構造被膜から成り、可視光線を反射し、その他
のスペクトルを有する光線を透過させる働きをし、この
被膜はガラスに形成されている。凹面鏡４３は、図４の
矢符４０で示される方向に一致した軸線を中心とする回
転放物線から成り、これによって光の拡散を防止し、そ
の照射角はたとえば２０度であってもよい。中空円錐台
状の反射鏡４５というのは、ロッドレンズ４１を支持す
る支持筒体４８と、その支持筒体４８に連なる円錐台状
の支持部４９と、この支持部４９に連なる筒部５０とを
含み、さらにブラケット５１を含む。

【００１２】図６は、反射鏡４５の光源ユニット４７側
から見た斜視図である。円錐台状の支持部４９と筒体５
０とにわたって、内面が円錐台状に形成された反射面５
２が形成される。この反射面５２は、たとえばアルミ箔
が付着されている。その他の反射被膜が形成されていて
もよい。ブラケット５１は光源ユニット４７の端面５３
にボルト５４によって固定されて一体化される。

【００１３】筒体５５は、前述の図５に示されるよう
に、中空円錐台状の支持部５６と、それに連なる円筒部
５７とから成る。支持部５６には、その前方端付近に周
方向に等間隔をあけて４つの通気孔５８が形成され、ま
た後端部には周方向に等間隔をあけて合計８個の通気孔
５９が形成される。筒体５７には周方向に間隔をあけて
軸線方向に延びる細長い通気孔６０がたとえば８個、等
間隔をあけて形成される。この筒体５７の後端部には内
ねじ６１が形成される。この内ねじ６１に螺合する外ね
じ６２を有する押付け部材６３は、リング状に形成され
る。こうして押付け部材６３が筒体５７に螺合された状
態は、図７に示される。押付け部材６３は、光源ユニッ
ト４７の後端面６４を押付ける。反射鏡２１の中空円錐
台状の支持部４９の軸線方向の中間部は、カバー５５の
中空円錐台状の支持部５６に形成された突起５６ａの支
持孔６５に当接して支持される。このようにして図１に
明らかに示されるように、光源３９によって高温度にな
るおそれのある光源ユニット４７は、カバー５５には直
接には接触することがなく、したがってカバー５５の温
度が高温度になることが防がれる。光源ユニット４７、
反射鏡４５、カバー５５および押付け部材６３は、たと
えばジュラコンなどの合成樹脂材料から成ってもよい。

【００１４】図８は、光源３９から凹面４３によって反
射されて導かれる光４４の経路を示す図である。光源３
９からの光は大別して、上述のように参照符４４で示さ
れるように光源３９から後方（図８の左方）に照明さ
れ、凹面４３によってロッドレンズ４１の端面４２に集
光される光と、もう１つは光源３９から前方（図８の右
方）に照明され、参照符６６で示されるように凹面４３
に当たらずに、拡散する光とに分けられる。このような
拡散した光６６を、ロッドレンズ４１の端面４２に導く
ために、前述の反射鏡４５が用いられる。

【００１５】図９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、高屈折率ｎ１を有する
ガラスであるコア６７の外周面に低屈折率ｎ２のクラッ
ド６８を被覆してコーティングした構成を有し、さらに
外周面には保護のためのステンレス鋼管６９が付着され
る。ロッドレンズ４１の軸線は参照符７０で示されてお
り、端面４２はその軸線７０に垂直である。臨界角θ０
で入射した光７１は、コア６７とクラッド６８との界面
で全反射し、軸線７０に沿って参照符７１ａで示される
ように平行に進む。この臨界角θ０よりも小さい角度で
入射した光７２は、コア６７内で参照符７２ａで示され
るように全反射を繰返して進む。臨界角θ０よりも大き
い角度で入射した光７３は、コア６７からクラッド６８
を突抜けてしまい、熱エネルギに変わる。したがって光
源３９、凹面鏡４３および反射鏡４５からの光は臨界角
θ０以下の角度でロッドレンズ４１の端面４２に入射す
るように、凹面鏡４３および反射鏡４５が構成される。
ロッドレンズ４１の外周部には、コア６７およびクラッ
ド６８などを損傷しないようにして環状の係止溝７４が
形成され、支持筒部４８に螺合するビス７５によってロ
ッドレンズ４１が締付けられて反射鏡４５に固定され
る。ロッドレンズ４１の前方の端面７６には、光ファイ
バ２６の端面が当接し、ロッドレンズ４１内を伝送する
光は、減衰することなしに光ファイバ２６内に伝送され
る。この光ファイバ２６は前述のように、複数本設けら
れる。

【００１６】図１０は、本件発明者の実験結果を示す。
図１０（１）における光源３９は、定格電圧６Ｖ、定格
出力２０Ｗであり、カバー５５の円筒部５７の外径Ｄ１
＝７２ｍｍφ、内径Ｄ２＝６６ｍｍφであり、リング６
３の内径Ｄ３＝５４ｍｍφであり、そのカバー５５の円
筒部５７の軸線方向の長さＬ１＝６３ｍｍであり、中空
円錐台状の支持部５６の軸線方向の長さＬ２＝５１ｍｍ
であり、支持孔６５の内径Ｄ４＝１８ｍｍφである。反
射鏡４５の支持筒体４８の外径は１５ｍｍφであり、円
錐台状の支持部４９の軸線方向の長さＬ３＝２７ｍｍで
あり、筒部５０の外径Ｄ５＝４０ｍｍφである。光源３
９に電力を供給したとき、図１０（２）で示されるよう
に反射鏡４５の表面温度の分布が得られた。Ｘ印は点灯
してから５分後の表面温度を示し、○印は１０分後、△
印は１５分後、□印は３０分後の表面温度の分布を示
す。カバー５５の円錐台状の支持部５６の支持孔６５
は、反射鏡４５の中空円錐台状の支持部４９の低温度の
部分を支持し、これによってカバー５５の上昇温度を抑
制することができることが判る。

【００１７】本発明は、工業用内視鏡だけでなく、その
他の分野における光源装置として本発明を実施すること
ができる。

【００１８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、光源から
の光は直接に、凹面鏡によって反射されて、および中空
円錐台状の反射鏡によって反射されて、光ファイバに導
かれ、この光ファイバによって導かれた光によって被観
察物を照明するようにしたので、前述の先行技術におけ
る光の継手による光の伝送効率の減少を防ぐことがで
き、高効率で光を伝送することが可能になる。これによ
って被観察物を希望する照度で照明するために必要な光
源の出力を小さくして小形化することが可能となり、フ
ァンによる強制冷却が不要となる。

【００１９】また本発明によれば、中空円錐台状の反射
鏡の軸線方向の中間部の外周面は、光源を半径方向外方
に間隔をあけて覆うカバーによって支持するようにした
ので、その中空円錐台状の反射鏡の中間部である比較的
低温部分をカバーによって支持することができ、光源の
高温度の部分は空気に接触した状態となっており、した
がってカバーが高温度になることを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の断面図である。

【図２】本発明の一実施例の光源装置２１が備えられた
工業用内視鏡の全体の断面図である。

【図３】工業用内視鏡２２の正面から見た図である。

【図４】光源装置２１の簡略化した断面図である。

【図５】光源装置２１の分解斜視図である。

【図６】光源装置２１に備えられる反射鏡４５の光源ユ
ニット４７側から見た斜視図である。

【図７】光源装置２１の背面図である。

【図８】光源３９からの光の経路を示す図である。

【図９】ロッドレンズ４１を拡大して示す断面図であ
る。

【図１０】本件発明者の一実施例の温度分布の実験結果
を示す図である。

【図１１】先行技術の簡略化した系統図である。

【図１２】図１１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 ２６ 光ファイバ ２７ 被検査物 ２８ 対物レンズ ２９〜３４ リレーレンズ ３５ 接眼レンズ ３９ 光源 ４１ ロッドレンズ ４３ 凹面鏡 ４５ 反射鏡 ４７ 光源ユニット ５５ カバー ６３ 押付け部材

フロントページの続き (72)発明者 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)

【特許請求の範囲】
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、 凹面鏡が固定され、光源および凹面鏡からの光を反射し
   て導き、凹面鏡から遠去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、 前記中空円錐台状反射鏡の軸線方向の中間部の外周面を
   支持し、光源を半径方向外方に間隔をあけて覆うカバー
   とを含み、 反射鏡の小径先端部からの光を、光ファイバに導いて被
   観察物の照明を行うことを特徴とする光源装置。