JP3058251B2 - 照明光学装置 - Google Patents
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- G02B6/0005—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being of the fibre type
- G02B6/0006—Coupling light into the fibre
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V7/00—Reflectors for light sources
- F21V7/04—Optical design
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- G—PHYSICS
- 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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- G—PHYSICS
- 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
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4298—Coupling 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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- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光源から発した光
を導光用ファイバーへ効率良く入射させることを目的と
する照明光学装置に関する。
を導光用ファイバーへ効率良く入射させることを目的と
する照明光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から用いられている照明光学装置を
図２１に示す。この照明光学装置においては、光源１か
ら発せられた光のうち、導光用ファイバー３に直接入射
するわずかな光以外の大部分の光を楕円鏡２で反射集光
させ、焦点位置にある導光用ファイバー３の入射端面３
ａに入射させている。なお、楕円鏡２の代わりに、放物
面、球面、円錐面あるいは高次曲面などから成る凹面鏡
も用いられている。
図２１に示す。この照明光学装置においては、光源１か
ら発せられた光のうち、導光用ファイバー３に直接入射
するわずかな光以外の大部分の光を楕円鏡２で反射集光
させ、焦点位置にある導光用ファイバー３の入射端面３
ａに入射させている。なお、楕円鏡２の代わりに、放物
面、球面、円錐面あるいは高次曲面などから成る凹面鏡
も用いられている。
【０００３】この照明光学装置を内視鏡に用いる場合
は、暗い体腔内を観察するため、照明光学装置は、かな
りの明るさを提供する必要がある。特に、細い内視鏡へ
のニーズが高まっているが、細い内視鏡に対しては、光
源の明るさが追従しておらず、この点からも明るさの向
上が求められている。
は、暗い体腔内を観察するため、照明光学装置は、かな
りの明るさを提供する必要がある。特に、細い内視鏡へ
のニーズが高まっているが、細い内視鏡に対しては、光
源の明るさが追従しておらず、この点からも明るさの向
上が求められている。
【０００４】こうしたことから、内視鏡等に利用される
照明光学装置としては、光源から放射される光線をなる
べく多くし（高集光効率）、且つ、なるべく小さい範囲
に集光すること（小集光径）が要求される。明るさを向
上させるため、発光長が短く、輝度の高いキセノンラン
プ等を光源とした場合については、実用的な照明光学装
置が提案されている。前記した発光長は、放電ランプの
アノードとカソードの間に形成される発光領域やフィラ
メントランプの発光部など空間的に奥行きをもった光源
の長手方向の大きさを意味し、以下同様な意味で用いて
いくことにする。
照明光学装置としては、光源から放射される光線をなる
べく多くし（高集光効率）、且つ、なるべく小さい範囲
に集光すること（小集光径）が要求される。明るさを向
上させるため、発光長が短く、輝度の高いキセノンラン
プ等を光源とした場合については、実用的な照明光学装
置が提案されている。前記した発光長は、放電ランプの
アノードとカソードの間に形成される発光領域やフィラ
メントランプの発光部など空間的に奥行きをもった光源
の長手方向の大きさを意味し、以下同様な意味で用いて
いくことにする。
【０００５】例えば、図２２に示すように、光源１と導
光用ファイバー３との間において、楕円鏡２に対向して
反射鏡４を設け、楕円鏡２の開口縁２ａと導光用ファイ
バー３の入射端面３ａとの間において拡散するはずの光
を反射させて再び光源１に戻すことにより、結果的に集
光効率を上げた照明光学装置や、図２３に示すように、
光源１と導光用ファイバー３との間に集光レンズ５を配
置し、光源１の、導光用ファイバー入射端面３ａへの投
影倍率を小さくすることにより、集光効率を上げた照明
光学装置などがある。
光用ファイバー３との間において、楕円鏡２に対向して
反射鏡４を設け、楕円鏡２の開口縁２ａと導光用ファイ
バー３の入射端面３ａとの間において拡散するはずの光
を反射させて再び光源１に戻すことにより、結果的に集
光効率を上げた照明光学装置や、図２３に示すように、
光源１と導光用ファイバー３との間に集光レンズ５を配
置し、光源１の、導光用ファイバー入射端面３ａへの投
影倍率を小さくすることにより、集光効率を上げた照明
光学装置などがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、発光長
が短く高輝度のキセノンランプはそれ自体が高価であ
り、一般的に消費電力も高いものが使用されており、ラ
ンプを点灯させるための電源及び冷却装置等も高価且つ
大型であるため、キセノンランプを用いた照明光学装置
が高価且つ大型となってしまうといった問題があった。
それに対し、発光長は４〜７mm程度と大きいが、ランプ
自体が低価格、低電力のメタルハライドランプやハロゲ
ンランプ等を照明光学装置に用いた場合は、ランプが低
電力であり、ランプを点灯させるための電源及び冷却装
置等は、安価で小型に出来るため、安価且つ小型の照明
光学装置を提供することができる。このような理由か
ら、現在、メタルハライドランプやハロゲンランプ等が
改めて見直されている。
が短く高輝度のキセノンランプはそれ自体が高価であ
り、一般的に消費電力も高いものが使用されており、ラ
ンプを点灯させるための電源及び冷却装置等も高価且つ
大型であるため、キセノンランプを用いた照明光学装置
が高価且つ大型となってしまうといった問題があった。
それに対し、発光長は４〜７mm程度と大きいが、ランプ
自体が低価格、低電力のメタルハライドランプやハロゲ
ンランプ等を照明光学装置に用いた場合は、ランプが低
電力であり、ランプを点灯させるための電源及び冷却装
置等は、安価で小型に出来るため、安価且つ小型の照明
光学装置を提供することができる。このような理由か
ら、現在、メタルハライドランプやハロゲンランプ等が
改めて見直されている。
【０００７】ところで、前述した従来から提案されてい
る照明光学装置は、光源として発光長が短いため、輝点
径が比較的小さく、点光源に近い（又、輝度も高い）キ
セノンランプなどを用いる場合には有効であるが、光源
の発光長が大きい場合には、以下に述べる理由により、
有効ではない。まず、光源が点光源の場合を考えると、
図２１に示すように、楕円鏡の第１焦点Ｆ1 にある点光
源１を発した光線は、すべて第２焦点Ｆ2 に集光する。
図２２に示す如く、楕円鏡の第１焦点Ｆ1 に曲率中心を
持つ反射鏡４を楕円鏡２に対向して設けると、光源１を
発し反射鏡４で反射した光線は光源位置に集光し、その
後、楕円鏡２によって楕円鏡２の第２焦点Ｆ2 に集光す
る。したがって、光源１から放射される光のうち楕円鏡
２、反射鏡４で取り込める光は全て楕円鏡２の第２焦点
Ｆ2 に集光させることができる。また、図２３に示す如
く、楕円鏡２と導光用ファイバー３の間に集光レンズ５
を配置すると、光線は一様に集光し、集光密度が上がる
とともに、ほぼ一点に集光させることができる。以上の
ことから、従来から提案されている照明光学装置は、光
源１として発光長が短く、点光源に近いランプを用いる
場合には、光源１を発する大部分の光線を小さな領域に
集光させることができ、有効であることがわかる。
る照明光学装置は、光源として発光長が短いため、輝点
径が比較的小さく、点光源に近い（又、輝度も高い）キ
セノンランプなどを用いる場合には有効であるが、光源
の発光長が大きい場合には、以下に述べる理由により、
有効ではない。まず、光源が点光源の場合を考えると、
図２１に示すように、楕円鏡の第１焦点Ｆ1 にある点光
源１を発した光線は、すべて第２焦点Ｆ2 に集光する。
図２２に示す如く、楕円鏡の第１焦点Ｆ1 に曲率中心を
持つ反射鏡４を楕円鏡２に対向して設けると、光源１を
発し反射鏡４で反射した光線は光源位置に集光し、その
後、楕円鏡２によって楕円鏡２の第２焦点Ｆ2 に集光す
る。したがって、光源１から放射される光のうち楕円鏡
２、反射鏡４で取り込める光は全て楕円鏡２の第２焦点
Ｆ2 に集光させることができる。また、図２３に示す如
く、楕円鏡２と導光用ファイバー３の間に集光レンズ５
を配置すると、光線は一様に集光し、集光密度が上がる
とともに、ほぼ一点に集光させることができる。以上の
ことから、従来から提案されている照明光学装置は、光
源１として発光長が短く、点光源に近いランプを用いる
場合には、光源１を発する大部分の光線を小さな領域に
集光させることができ、有効であることがわかる。
【０００８】次に、光源が光軸方向に比較的大きな発光
長を持つ場合を考える。図２４のように、光源は、点光
源の集合体と考えられるから、光軸上に光源を配置した
ときの集光原理を考えるにあたって、光軸方向に大きさ
を持つ光源の中心を楕円鏡の第１焦点に配置したときを
考える。光軸方向に大きさを持つ光源の代表として、図
２４の如く、３つの点光源ａ，ｂ，ｃについて考える
と、第１焦点Ｆ1 にある点光源ｂより発した光線は，楕
円鏡２により第２焦点Ｆ2 へ集光され、第１焦点Ｆ1 よ
りも導光用ファイバー３寄りの点光源ｃより発した光線
は，光軸の下方へ、第１焦点Ｆ1 より楕円鏡２寄りの点
光源ａより発した光線は，光軸の上方へ、それぞれ第２
焦点Ｆ2 の前後に大きな隔たりを持って集光される。こ
のとき、光軸方向に大きさを持つ光源の楕円鏡２による
投影像は、光軸に対して傾いている。又、第２焦点Ｆ2
を含んだ断面でみると、かなり広がった集光円を持つ。
長を持つ場合を考える。図２４のように、光源は、点光
源の集合体と考えられるから、光軸上に光源を配置した
ときの集光原理を考えるにあたって、光軸方向に大きさ
を持つ光源の中心を楕円鏡の第１焦点に配置したときを
考える。光軸方向に大きさを持つ光源の代表として、図
２４の如く、３つの点光源ａ，ｂ，ｃについて考える
と、第１焦点Ｆ1 にある点光源ｂより発した光線は，楕
円鏡２により第２焦点Ｆ2 へ集光され、第１焦点Ｆ1 よ
りも導光用ファイバー３寄りの点光源ｃより発した光線
は，光軸の下方へ、第１焦点Ｆ1 より楕円鏡２寄りの点
光源ａより発した光線は，光軸の上方へ、それぞれ第２
焦点Ｆ2 の前後に大きな隔たりを持って集光される。こ
のとき、光軸方向に大きさを持つ光源の楕円鏡２による
投影像は、光軸に対して傾いている。又、第２焦点Ｆ2
を含んだ断面でみると、かなり広がった集光円を持つ。
【０００９】さらに、第１焦点Ｆ1 から離れた位置にあ
る点光源から発した光線ほど第２焦点Ｆ2 から遠い位置
に集光する。その結果、第１焦点Ｆ1 のごく近傍に位置
する点光源から発する光線しか、第２焦点Ｆ2 付近に配
置した比較的細いファイバーに入射させることができな
い。しかも、光源を形成する両端の電極付近（第１焦点
Ｆ1 から遠く隔たった領域に相当）にピーク分布がある
場合（メタルハライドランプ等）は、全く集光効率が悪
くなることがわかる。
る点光源から発した光線ほど第２焦点Ｆ2 から遠い位置
に集光する。その結果、第１焦点Ｆ1 のごく近傍に位置
する点光源から発する光線しか、第２焦点Ｆ2 付近に配
置した比較的細いファイバーに入射させることができな
い。しかも、光源を形成する両端の電極付近（第１焦点
Ｆ1 から遠く隔たった領域に相当）にピーク分布がある
場合（メタルハライドランプ等）は、全く集光効率が悪
くなることがわかる。
【００１０】そこで、光源が光軸方向に比較的大きな発
光長を持つ場合に、図２５に示す如く、従来から提案さ
れているように、楕円の第１焦点Ｆ1 に曲率中心を持つ
反射鏡を楕円鏡に対向して設けた場合を考える。光源の
中心が楕円の第１焦点Ｆ1 に一致するように光源を配置
するとする。上述したが、光軸方向に大きさを持つ光源
においては楕円の第１焦点Ｆ1 近傍から発した光線のみ
しか、楕円鏡２で反射した後、導光用ファイバー３に有
効に入射出来ない。一方、楕円鏡２の開口縁２ａと導光
用ファイバー３の入射端面３ａの間へ拡張する光線にお
いても、点ａを発した光線は点ｃに、点ｃを発した光線
は点ａに、それぞれ反射鏡４により集光され、反射鏡４
により第１焦点Ｆ1 付近に集光される光線は、光源のう
ち第１焦点Ｆ1 近傍を発した光線に限られる。その結
果、反射鏡４を用いた場合も、光軸方向に大きさを持つ
光源のうち、第１焦点Ｆ1 近傍から発する光線のみし
か、小さな領域に集光させられないという問題があっ
た。
光長を持つ場合に、図２５に示す如く、従来から提案さ
れているように、楕円の第１焦点Ｆ1 に曲率中心を持つ
反射鏡を楕円鏡に対向して設けた場合を考える。光源の
中心が楕円の第１焦点Ｆ1 に一致するように光源を配置
するとする。上述したが、光軸方向に大きさを持つ光源
においては楕円の第１焦点Ｆ1 近傍から発した光線のみ
しか、楕円鏡２で反射した後、導光用ファイバー３に有
効に入射出来ない。一方、楕円鏡２の開口縁２ａと導光
用ファイバー３の入射端面３ａの間へ拡張する光線にお
いても、点ａを発した光線は点ｃに、点ｃを発した光線
は点ａに、それぞれ反射鏡４により集光され、反射鏡４
により第１焦点Ｆ1 付近に集光される光線は、光源のう
ち第１焦点Ｆ1 近傍を発した光線に限られる。その結
果、反射鏡４を用いた場合も、光軸方向に大きさを持つ
光源のうち、第１焦点Ｆ1 近傍から発する光線のみし
か、小さな領域に集光させられないという問題があっ
た。
【００１１】又、光源の発光長が大きい場合に、図２６
に示す如く、従来から提案されているように、光源の投
影像を縮小し、導光用ファイバー３へ入射する光量を増
加させるべく、楕円鏡２と導光用ファイバー３の間に集
光レンズ５を配置した場合を考える。上述した如く、光
源の楕円鏡２による投影像が光軸に対して傾いてしまう
ため、集光レンズ５により一様に光線を集光させること
が出来ず、光源の投影像を縮小させることが出来ない。
その結果、導光用ファイバー３へ入射出来る光線は、結
局、光源のうち第１焦点Ｆ1 近傍から発した光線に限ら
れるため、集光レンズ５を入れることによる効果は大し
て得られないという問題があった。
に示す如く、従来から提案されているように、光源の投
影像を縮小し、導光用ファイバー３へ入射する光量を増
加させるべく、楕円鏡２と導光用ファイバー３の間に集
光レンズ５を配置した場合を考える。上述した如く、光
源の楕円鏡２による投影像が光軸に対して傾いてしまう
ため、集光レンズ５により一様に光線を集光させること
が出来ず、光源の投影像を縮小させることが出来ない。
その結果、導光用ファイバー３へ入射出来る光線は、結
局、光源のうち第１焦点Ｆ1 近傍から発した光線に限ら
れるため、集光レンズ５を入れることによる効果は大し
て得られないという問題があった。
【００１２】光源からの光を導光用ファイバー３へ入射
させる照明光学装置において、光源として発光長が長い
メタルハライドランプやハロゲンランプ等を用いる場合
は、光源の輝度自体が低いため、光源の各領域からの光
線を無駄にすることなく、小さな領域に集光させる必要
がある。しかしながら、従来から提案されている照明光
学装置において発光長の長い光源を用いると、上述した
ように、光源のうち楕円の第１焦点Ｆ1 付近から発する
光線のみしか小さな領域に集光できず、多くの光量を導
光用ファイバー３に入射させられない。長い発光長を有
する光源を有効に用いるためには、その光源に最適な形
状および構成の照明光学装置が必要である。
させる照明光学装置において、光源として発光長が長い
メタルハライドランプやハロゲンランプ等を用いる場合
は、光源の輝度自体が低いため、光源の各領域からの光
線を無駄にすることなく、小さな領域に集光させる必要
がある。しかしながら、従来から提案されている照明光
学装置において発光長の長い光源を用いると、上述した
ように、光源のうち楕円の第１焦点Ｆ1 付近から発する
光線のみしか小さな領域に集光できず、多くの光量を導
光用ファイバー３に入射させられない。長い発光長を有
する光源を有効に用いるためには、その光源に最適な形
状および構成の照明光学装置が必要である。
【００１３】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たもので、輝度が低く、比較的長い発光長を有する光源
を用いる場合に、光源の各領域からの光線をできる限り
無駄にすることなく、小さな有効径を有する導光用ファ
イバーへ効率良く入射させることが可能な、安価で小型
の照明光学装置を提供することを課題としている。
たもので、輝度が低く、比較的長い発光長を有する光源
を用いる場合に、光源の各領域からの光線をできる限り
無駄にすることなく、小さな有効径を有する導光用ファ
イバーへ効率良く入射させることが可能な、安価で小型
の照明光学装置を提供することを課題としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明による照明光学装置は、光源と該光源の背後
に設けられた楕円鏡により構成された照明光学系を備
え、該照明光学系の光軸方向に対して大きさを有する発
光部を前記光源が有し、導光用ファイバーへ照明光を入
射させる照明光学装置において、前記光源の発光部の中
心が前記楕円鏡の第１焦点又はその近傍に設けられ、か
つ、前記導光用ファイバーの端面が前記楕円鏡の第２焦
点又はその近傍に設けられており、前記楕円鏡は、前記
発光部の投影像を光軸に対して垂直、又はほぼ垂直とな
るように形成させる形状を有していることを特徴として
いる。また、本発明による照明光学装置は、Ｘを前記光
源の光軸方向の大きさ、φを前記楕円鏡の開口径、Ｆを
前記楕円鏡の焦点距離（前記楕円鏡の長径／２＝α、前
記楕円鏡の短径／２＝βとするとＦ＝β2／（２α））
としたとき、前記楕円鏡が、１．９＜Ｆ／Ｘ＜５．５及
び０．１９＜Ｆ／φ＜０．３０を満足することを特徴と
している。
に、本発明による照明光学装置は、光源と該光源の背後
に設けられた楕円鏡により構成された照明光学系を備
え、該照明光学系の光軸方向に対して大きさを有する発
光部を前記光源が有し、導光用ファイバーへ照明光を入
射させる照明光学装置において、前記光源の発光部の中
心が前記楕円鏡の第１焦点又はその近傍に設けられ、か
つ、前記導光用ファイバーの端面が前記楕円鏡の第２焦
点又はその近傍に設けられており、前記楕円鏡は、前記
発光部の投影像を光軸に対して垂直、又はほぼ垂直とな
るように形成させる形状を有していることを特徴として
いる。また、本発明による照明光学装置は、Ｘを前記光
源の光軸方向の大きさ、φを前記楕円鏡の開口径、Ｆを
前記楕円鏡の焦点距離（前記楕円鏡の長径／２＝α、前
記楕円鏡の短径／２＝βとするとＦ＝β2／（２α））
としたとき、前記楕円鏡が、１．９＜Ｆ／Ｘ＜５．５及
び０．１９＜Ｆ／φ＜０．３０を満足することを特徴と
している。
【００１５】
【発明の実施の形態】先ず、本発明による照明光学装置
について作用の面から説明する。上記本発明の特徴は、
集光鏡の焦点から光軸方向に隔たった位置にある点が、
集光鏡の焦点と集光点とを結ぶ反射光路上に存在しない
のに対し、光軸に垂直な方向に隔たった位置にある点
は、上記反射光路上に存在しているため、集光鏡の焦点
から光軸に垂直な方向に隔たった位置から発する光線の
方が導光用ファイバーの入射端面付近での集光性が良い
ので、発光部を発光部の光軸成分よりも垂直成分の方が
大きくなるように設けることによって、発光部のうち焦
点近傍を発し導光用ファイバーに入射する光線に加え、
発光部の他領域から発する光線も導光用ファイバーに入
射できるようになり、導光用ファイバーへの入射光量が
増加する。
について作用の面から説明する。上記本発明の特徴は、
集光鏡の焦点から光軸方向に隔たった位置にある点が、
集光鏡の焦点と集光点とを結ぶ反射光路上に存在しない
のに対し、光軸に垂直な方向に隔たった位置にある点
は、上記反射光路上に存在しているため、集光鏡の焦点
から光軸に垂直な方向に隔たった位置から発する光線の
方が導光用ファイバーの入射端面付近での集光性が良い
ので、発光部を発光部の光軸成分よりも垂直成分の方が
大きくなるように設けることによって、発光部のうち焦
点近傍を発し導光用ファイバーに入射する光線に加え、
発光部の他領域から発する光線も導光用ファイバーに入
射できるようになり、導光用ファイバーへの入射光量が
増加する。
【００１６】また、上記本発明の特徴は、集光鏡による
光源の像が光軸に対して垂直、又は垂直に近くなるよう
に、集光鏡の形状を決定することにより、導光用ファイ
バーの入射端面付近での集光密度が上がり、光源のうち
焦点付近を発し、導光用ファイバーに入射する光線に加
え、光源の他領域から発する光線も導光用ファイバーに
入射できるようになり、導光用ファイバーへの入射光量
が増加する。更に、前記集光鏡に対向して、焦点付近に
曲率中心を有する反射鏡を設けたときの反射鏡による効
果は増加する。更に、上述の如く、光源の各点を発した
光線がほぼ光軸に垂直な同一平面上に集光しているた
め、前記集光鏡と導光用ファイバーの入射端の間に集光
レンズを設けると、光源の各点から発した光線を狭い領
域に一様に集光させることができるようになり、集光レ
ンズによる効果も増加する。
光源の像が光軸に対して垂直、又は垂直に近くなるよう
に、集光鏡の形状を決定することにより、導光用ファイ
バーの入射端面付近での集光密度が上がり、光源のうち
焦点付近を発し、導光用ファイバーに入射する光線に加
え、光源の他領域から発する光線も導光用ファイバーに
入射できるようになり、導光用ファイバーへの入射光量
が増加する。更に、前記集光鏡に対向して、焦点付近に
曲率中心を有する反射鏡を設けたときの反射鏡による効
果は増加する。更に、上述の如く、光源の各点を発した
光線がほぼ光軸に垂直な同一平面上に集光しているた
め、前記集光鏡と導光用ファイバーの入射端の間に集光
レンズを設けると、光源の各点から発した光線を狭い領
域に一様に集光させることができるようになり、集光レ
ンズによる効果も増加する。
【００１７】次に、本発明による照明光学装置について
の実施例を、図面を参照して詳しく説明する。第１実施例 図１乃至図６は、本発明による照明光学装置の第１実施
例を示す説明図である。図から明らかなように、本願発
明においても照明光学装置は、主に発光部と、比較的短
い焦点距離を有する楕円鏡２と、導光用ファイバー３
と、から構成されている。
の実施例を、図面を参照して詳しく説明する。第１実施例 図１乃至図６は、本発明による照明光学装置の第１実施
例を示す説明図である。図から明らかなように、本願発
明においても照明光学装置は、主に発光部と、比較的短
い焦点距離を有する楕円鏡２と、導光用ファイバー３
と、から構成されている。
【００１８】従来の照明光学装置である、発光部のうち
楕円鏡２の第１焦点Ｆ1 から光軸方向に隔たった２つの
点ａ，ｃから発する光線の、第２焦点Ｆ2 付近での集光
の様子を示した図２４では、導光用ファイバー３の入射
端面３ａは、楕円鏡２の第２焦点Ｆ2 にほぼ一致させて
ある。しかしながら、前記２点は、第１焦点Ｆ1 を発し
楕円鏡２で反射したのち、第２焦点Ｆ2 に到達する光路
（以下、反射光路と称す）を大きくはずれているため、
前記２点から発した光線は第２焦点Ｆ2 に到達すること
ができない。そのため、第１焦点Ｆ1 よりも導光用ファ
イバー３寄りに隔たった点ｃから発した光線は光軸より
下方に、第１焦点Ｆ1 よりも楕円鏡２寄りに隔たった点
ａから発した光線は光軸より上方に、それぞれ光軸を挟
んで第２焦点Ｆ2 の前後に大きな隔たりを持って集光す
る。その結果、導光用ファイバー３に入射できる光線
は、発光部のうち第１焦点Ｆ1 付近を発する光線に限ら
れる。
楕円鏡２の第１焦点Ｆ1 から光軸方向に隔たった２つの
点ａ，ｃから発する光線の、第２焦点Ｆ2 付近での集光
の様子を示した図２４では、導光用ファイバー３の入射
端面３ａは、楕円鏡２の第２焦点Ｆ2 にほぼ一致させて
ある。しかしながら、前記２点は、第１焦点Ｆ1 を発し
楕円鏡２で反射したのち、第２焦点Ｆ2 に到達する光路
（以下、反射光路と称す）を大きくはずれているため、
前記２点から発した光線は第２焦点Ｆ2 に到達すること
ができない。そのため、第１焦点Ｆ1 よりも導光用ファ
イバー３寄りに隔たった点ｃから発した光線は光軸より
下方に、第１焦点Ｆ1 よりも楕円鏡２寄りに隔たった点
ａから発した光線は光軸より上方に、それぞれ光軸を挟
んで第２焦点Ｆ2 の前後に大きな隔たりを持って集光す
る。その結果、導光用ファイバー３に入射できる光線
は、発光部のうち第１焦点Ｆ1 付近を発する光線に限ら
れる。
【００１９】それに対し、図１は、発光部のうち、楕円
鏡２の第１焦点Ｆ1 から光軸に垂直な方向に隔たった２
つの点ａ，ｃから発する光線の、第２焦点Ｆ2 付近での
集光の様子を示したものである。第１焦点Ｆ1 から光軸
に垂直な方向に隔たった２点は、第１焦点Ｆ1 と第２焦
点Ｆ2 を結ぶ上述した反射光路上に載っているため、前
記２点を各々発して前記反射光路を通る２つの光線は、
必ず第２焦点Ｆ2 に到達する。そのため、前記２点を各
々発する、広がりを有する他の光線も、第１焦点Ｆ1 と
第２焦点Ｆ2 とを結ぶ反射光路から大きくはずれること
がなく、第２焦点Ｆ2 近傍に到達することになり、集光
性が良い。その結果、発光部のうち第１焦点Ｆ1 付近を
発し、導光用ファイバー３に入射できる光線に加え、発
光部の他領域から発する光線も導光用ファイバー３に入
射できるようになる。
鏡２の第１焦点Ｆ1 から光軸に垂直な方向に隔たった２
つの点ａ，ｃから発する光線の、第２焦点Ｆ2 付近での
集光の様子を示したものである。第１焦点Ｆ1 から光軸
に垂直な方向に隔たった２点は、第１焦点Ｆ1 と第２焦
点Ｆ2 を結ぶ上述した反射光路上に載っているため、前
記２点を各々発して前記反射光路を通る２つの光線は、
必ず第２焦点Ｆ2 に到達する。そのため、前記２点を各
々発する、広がりを有する他の光線も、第１焦点Ｆ1 と
第２焦点Ｆ2 とを結ぶ反射光路から大きくはずれること
がなく、第２焦点Ｆ2 近傍に到達することになり、集光
性が良い。その結果、発光部のうち第１焦点Ｆ1 付近を
発し、導光用ファイバー３に入射できる光線に加え、発
光部の他領域から発する光線も導光用ファイバー３に入
射できるようになる。
【００２０】上記理由により、発光部を発光部の光軸成
分よりも垂直成分が大きくなるように設けることによ
り、発光部の各領域からの光線を無駄にすることなく導
光用ファイバー３に取り込めるようになる。上記実施例
は、発光部として発光部を形成する両端の電極付近にピ
ーク分布を持つようなメタルハライドランプを用いる場
合は、発光部のうち輝度の高い部分から発する光線を多
く取り込めるようになるため、導光用ファイバー３へ入
射できる光量が大幅に増加する。
分よりも垂直成分が大きくなるように設けることによ
り、発光部の各領域からの光線を無駄にすることなく導
光用ファイバー３に取り込めるようになる。上記実施例
は、発光部として発光部を形成する両端の電極付近にピ
ーク分布を持つようなメタルハライドランプを用いる場
合は、発光部のうち輝度の高い部分から発する光線を多
く取り込めるようになるため、導光用ファイバー３へ入
射できる光量が大幅に増加する。
【００２１】又、発光部を発光部の光軸成分よりも垂直
成分が大きくなるように配置する具体的な方法として
は、発光部を発光部の長手方向が光軸に対して４５°以
上傾くように配置する方法や、発光部の長手方向が光軸
に対して垂直となるように配置する方法等が考えられ
る。ところで、発光部をその長手方向が光軸に対して４
５°以上傾くように配置する場合は、発光部をその長手
方向が光軸に対して垂直となるように配置する場合より
も、発光部の光軸成分が大きいため、第１焦点Ｆ1と第
２焦点Ｆ2 を結ぶ反射光路から大きくはずれる光線が多
くなり、集光性が若干悪くなる。しかしながら、上記の
如く、発光部を光軸に対して、４５°以上傾ける場合
は、従来のように発光部をその長手方向が光軸方向に一
致するように配置する場合よりも、発光部の垂直成分が
大きいため、比較的径の大きい導光用ファイバーに対し
てなら集光効率を良くできる。
成分が大きくなるように配置する具体的な方法として
は、発光部を発光部の長手方向が光軸に対して４５°以
上傾くように配置する方法や、発光部の長手方向が光軸
に対して垂直となるように配置する方法等が考えられ
る。ところで、発光部をその長手方向が光軸に対して４
５°以上傾くように配置する場合は、発光部をその長手
方向が光軸に対して垂直となるように配置する場合より
も、発光部の光軸成分が大きいため、第１焦点Ｆ1と第
２焦点Ｆ2 を結ぶ反射光路から大きくはずれる光線が多
くなり、集光性が若干悪くなる。しかしながら、上記の
如く、発光部を光軸に対して、４５°以上傾ける場合
は、従来のように発光部をその長手方向が光軸方向に一
致するように配置する場合よりも、発光部の垂直成分が
大きいため、比較的径の大きい導光用ファイバーに対し
てなら集光効率を良くできる。
【００２２】次に、図２乃至図５に示したシミュレーシ
ョンの結果を用いて、上記実施例の効果を具体的に示
す。簡単なために、発光部から導光用ファイバー入射端
面までを、反射鏡の光軸より上半分についてシミュレー
ションし、発光部としては発光部の長手方向に存在する
３つの点光源を代表させることにする。又、シミュレー
ション条件を以下の乃至に示す。
ョンの結果を用いて、上記実施例の効果を具体的に示
す。簡単なために、発光部から導光用ファイバー入射端
面までを、反射鏡の光軸より上半分についてシミュレー
ションし、発光部としては発光部の長手方向に存在する
３つの点光源を代表させることにする。又、シミュレー
ション条件を以下の乃至に示す。
【００２３】 反射鏡は、楕円鏡（長径８０mm，短径
４６mm，有効口径４６mm）を光軸に対して軸対称となる
ように配置する。 導光用ファイバーの入射端面は、
楕円鏡の第２焦点Ｆ2 付近において光軸と垂直に配置す
る。 発光部の大きさ（例えばアークギャップ）は４
mmであり、発光部の中点と第１焦点Ｆ1 が重なってい
る。発光部を代表する点光源は、光軸方向をＸ方向とし
て、それぞれ（Ｘ，Ｙ）で示す。この場合、１つの点光
源が位置する楕円鏡の第１焦点Ｆ1 の座標を（０，０）
とすると、第１焦点Ｆ1 を挟んで発光部両端の２つの点
光源は次の位置をとるものとする。
４６mm，有効口径４６mm）を光軸に対して軸対称となる
ように配置する。 導光用ファイバーの入射端面は、
楕円鏡の第２焦点Ｆ2 付近において光軸と垂直に配置す
る。 発光部の大きさ（例えばアークギャップ）は４
mmであり、発光部の中点と第１焦点Ｆ1 が重なってい
る。発光部を代表する点光源は、光軸方向をＸ方向とし
て、それぞれ（Ｘ，Ｙ）で示す。この場合、１つの点光
源が位置する楕円鏡の第１焦点Ｆ1 の座標を（０，０）
とすると、第１焦点Ｆ1 を挟んで発光部両端の２つの点
光源は次の位置をとるものとする。
【００２４】図２：（−２，０）（２，０） 図３：（−１，−√３）（１，√３） 図４：（−１，√３）（１，−√３） 図５：（０，２）（０，−２）
【００２５】図２は、従来の如く、発光部の長手方向が
光軸と同一の向きとなるように発光部を配置したとき
に、前記の座標点から発した光が楕円鏡で反射して導光
用ファイバー端面へ集光するまでを光線追跡したときの
上半分のみを示す例であり、この配置では楕円鏡により
大きなＮＡの光を拾えるため、太い導光用ファイバーで
あれば集光効率は良いが、比較的細い導光用ファイバー
の場合は、導光用ファイバーに入射できる光線は、ほぼ
楕円の第１焦点Ｆ1 を発した光線に限られてしまい、集
光効率が著しく悪い。一方、図３及び図４は、発光部を
発光部の長手方向が光軸に対してそれぞれ＋６０°（反
時計方向），−６０°（時計方向）傾くように配置した
ときの上半分の光線追跡図である。図３，図４の場合の
下半分の光線追跡図は、夫々図４，図３の光線追跡図を
横軸中心に下側に回転移動したものに相当していて、図
３の発光部を有する場合の上下完全な光線追跡図は、上
半分の光線追跡図である図３と、図４を横軸中心に下側
に回転移動した光線追跡図とを合成した図により得ら
れ、同様に図４の発光部を有する場合の上下完全な光線
追跡図は、上半分の光線追跡図である図４と、図３を横
軸中心に下半分に回転移動した光線追跡図とを合成した
図により得られる。
光軸と同一の向きとなるように発光部を配置したとき
に、前記の座標点から発した光が楕円鏡で反射して導光
用ファイバー端面へ集光するまでを光線追跡したときの
上半分のみを示す例であり、この配置では楕円鏡により
大きなＮＡの光を拾えるため、太い導光用ファイバーで
あれば集光効率は良いが、比較的細い導光用ファイバー
の場合は、導光用ファイバーに入射できる光線は、ほぼ
楕円の第１焦点Ｆ1 を発した光線に限られてしまい、集
光効率が著しく悪い。一方、図３及び図４は、発光部を
発光部の長手方向が光軸に対してそれぞれ＋６０°（反
時計方向），−６０°（時計方向）傾くように配置した
ときの上半分の光線追跡図である。図３，図４の場合の
下半分の光線追跡図は、夫々図４，図３の光線追跡図を
横軸中心に下側に回転移動したものに相当していて、図
３の発光部を有する場合の上下完全な光線追跡図は、上
半分の光線追跡図である図３と、図４を横軸中心に下側
に回転移動した光線追跡図とを合成した図により得ら
れ、同様に図４の発光部を有する場合の上下完全な光線
追跡図は、上半分の光線追跡図である図４と、図３を横
軸中心に下半分に回転移動した光線追跡図とを合成した
図により得られる。
【００２６】この例では、従来に比べて発光部の各領域
からの光線が比較的集束し、発光部のうち第１焦点Ｆ1
以外の位置から発した光線も導光用ファイバーへ入射で
きるようになり、集光効率が上がる。さらに、図５は、
発光部を発光部の長手方向が光軸に対して垂直となるよ
うに配置した例であり、発光部の垂直成分が最大となる
場合である。この例では、発光部の各領域から発した光
線がかなり狭い領域に集束し、発光部の各領域からの光
線を導光用ファイバーへ取り込めるため、集光効率が最
も良い。
からの光線が比較的集束し、発光部のうち第１焦点Ｆ1
以外の位置から発した光線も導光用ファイバーへ入射で
きるようになり、集光効率が上がる。さらに、図５は、
発光部を発光部の長手方向が光軸に対して垂直となるよ
うに配置した例であり、発光部の垂直成分が最大となる
場合である。この例では、発光部の各領域から発した光
線がかなり狭い領域に集束し、発光部の各領域からの光
線を導光用ファイバーへ取り込めるため、集光効率が最
も良い。
【００２７】図６は、図２乃至図５夫々の場合について
の、導光用ファイバー入射端径Ｍと導光用ファイバーへ
の入射光量Ｎとの関係を示すグラフである。縦軸を導光
用ファイバーへの入射光量Ｎ、横軸を導光用ファイバー
入射端径Ｍとしたとき、実線は図２の場合を、一点鎖線
は図３及び図４の場合を、点線は図５の場合を夫々表し
ている。これによると、図２の場合は、集光径が大きい
ため、導光用ファイバーの入射端径Ｍが大きくなるにつ
れ入射光量Ｎも増加していく。それに対し、本発明の発
光部を光軸に対して傾けて配置した図３及び図４の場合
や発光部を垂直に配置した図５の場合は、集光密度が高
く集光径が小さいため、細い入射端径では、図２の場合
よりも入射光量が多いが、ある程度の入射端径で飽和し
はじめる。本発明は、細い導光用ファイバーを用いる場
合に有効であることがわかる。
の、導光用ファイバー入射端径Ｍと導光用ファイバーへ
の入射光量Ｎとの関係を示すグラフである。縦軸を導光
用ファイバーへの入射光量Ｎ、横軸を導光用ファイバー
入射端径Ｍとしたとき、実線は図２の場合を、一点鎖線
は図３及び図４の場合を、点線は図５の場合を夫々表し
ている。これによると、図２の場合は、集光径が大きい
ため、導光用ファイバーの入射端径Ｍが大きくなるにつ
れ入射光量Ｎも増加していく。それに対し、本発明の発
光部を光軸に対して傾けて配置した図３及び図４の場合
や発光部を垂直に配置した図５の場合は、集光密度が高
く集光径が小さいため、細い入射端径では、図２の場合
よりも入射光量が多いが、ある程度の入射端径で飽和し
はじめる。本発明は、細い導光用ファイバーを用いる場
合に有効であることがわかる。
【００２８】第２実施例 図７（ａ）及び（ｂ）は、本発明による照明光学装置の
第２実施例を示す説明図である。発光部を発光部の光軸
成分よりも垂直成分が大きくなるように配置するとき、
発光部が発光部を形成する両端の電極付近にピークを持
つようなメタルハライドランプ等である場合は、以下に
述べる例も有効である。図７（ａ）のように、発光部を
その長手方向が光軸１Ａに対して垂直となるように配置
し、発光部の２つのピーク部分がそれぞれ２つの楕円鏡
の各々の第１焦点位置Ｆ1 ，Ｆ1 ’あるいはその近傍に
置かれ、かつ、２つの楕円鏡の第２焦点Ｆ2 ，Ｆ2 ’が
一致するように２つの楕円鏡が合成されていても良い。
この例では、発光部の２つのピーク部分の各々が、２つ
の楕円鏡の各々の点光源として存在し得るため、周知の
ように共通な第２焦点位置やその近傍に、発光部のピー
ク部分の投影像がほぼ点状に結像される。さらに、発光
部のうちピーク部分以外の部分も光軸２Ａ，３Ａに対し
て垂直に近く配置されているため、第１実施例で述べた
如く、発光部のピーク部分以外の部分から発した光線も
集光性が良い。
第２実施例を示す説明図である。発光部を発光部の光軸
成分よりも垂直成分が大きくなるように配置するとき、
発光部が発光部を形成する両端の電極付近にピークを持
つようなメタルハライドランプ等である場合は、以下に
述べる例も有効である。図７（ａ）のように、発光部を
その長手方向が光軸１Ａに対して垂直となるように配置
し、発光部の２つのピーク部分がそれぞれ２つの楕円鏡
の各々の第１焦点位置Ｆ1 ，Ｆ1 ’あるいはその近傍に
置かれ、かつ、２つの楕円鏡の第２焦点Ｆ2 ，Ｆ2 ’が
一致するように２つの楕円鏡が合成されていても良い。
この例では、発光部の２つのピーク部分の各々が、２つ
の楕円鏡の各々の点光源として存在し得るため、周知の
ように共通な第２焦点位置やその近傍に、発光部のピー
ク部分の投影像がほぼ点状に結像される。さらに、発光
部のうちピーク部分以外の部分も光軸２Ａ，３Ａに対し
て垂直に近く配置されているため、第１実施例で述べた
如く、発光部のピーク部分以外の部分から発した光線も
集光性が良い。
【００２９】その結果、上記実施例は、かなり細い導光
用ファイバーに光線を入射させる場合に特に有効である
ことがわかる。この実施例において、発光部をその長手
方向が光軸１Ａに対して垂直となるように配置できない
場合でも図７（ｂ）に示す如く、発光部をその長手方向
が光軸２Ａ，３Ａに対して４５°以上傾くように配置
し、かつ発光部のピーク部分をそれぞれ第１焦点とし、
共通の第２焦点を持つ楕円鏡を配置すれば、同様の効果
が得られる。
用ファイバーに光線を入射させる場合に特に有効である
ことがわかる。この実施例において、発光部をその長手
方向が光軸１Ａに対して垂直となるように配置できない
場合でも図７（ｂ）に示す如く、発光部をその長手方向
が光軸２Ａ，３Ａに対して４５°以上傾くように配置
し、かつ発光部のピーク部分をそれぞれ第１焦点とし、
共通の第２焦点を持つ楕円鏡を配置すれば、同様の効果
が得られる。
【００３０】第３実施例 図８乃至図１８は、本発明による照明光学装置の第３実
施例を示す説明図である。この実施例では、照明光学装
置は、主に楕円鏡２と、光軸方向に大きさを有し楕円鏡
２の第１焦点Ｆ1 に中心を持つ発光部と、楕円鏡２の第
２焦点位置やその近傍に入射端面３ａが位置する導光用
ファイバー３と、から構成されている。発光部は、その
長手方向が光軸方向と一致するように配置されている。
以下、簡単のため、上記発光部のうち光軸上にある部分
のみを発光部と表記することにする。
施例を示す説明図である。この実施例では、照明光学装
置は、主に楕円鏡２と、光軸方向に大きさを有し楕円鏡
２の第１焦点Ｆ1 に中心を持つ発光部と、楕円鏡２の第
２焦点位置やその近傍に入射端面３ａが位置する導光用
ファイバー３と、から構成されている。発光部は、その
長手方向が光軸方向と一致するように配置されている。
以下、簡単のため、上記発光部のうち光軸上にある部分
のみを発光部と表記することにする。
【００３１】上記楕円鏡２が以下の条件式(1) ， (2)を
満足する形状を有するものであれば、図８に示す如く、
発光部は楕円鏡２により所定の倍率で投影され、かつ、
その投影像ｊは光軸に対して垂直、あるいは、ほぼ垂直
となる。その結果、第２焦点Ｆ2 付近での集光性が断然
良く、発光部のうち第１焦点Ｆ1 近傍を発し導光用ファ
イバーに入射する光線に加え、発光部の他領域から発す
る光線も導光用ファイバーに入射できるようになり、導
光用ファイバーへの入射光量が増加する。
満足する形状を有するものであれば、図８に示す如く、
発光部は楕円鏡２により所定の倍率で投影され、かつ、
その投影像ｊは光軸に対して垂直、あるいは、ほぼ垂直
となる。その結果、第２焦点Ｆ2 付近での集光性が断然
良く、発光部のうち第１焦点Ｆ1 近傍を発し導光用ファ
イバーに入射する光線に加え、発光部の他領域から発す
る光線も導光用ファイバーに入射できるようになり、導
光用ファイバーへの入射光量が増加する。
【００３２】そこで条件式を以下に示す。楕円鏡２にお
いて、楕円の長径／２＝α，短径／２＝βとした時、楕
円鏡２の近軸的な焦点距離ＦはＦ＝β2 ／（２α）で求
められ、楕円鏡２の開口径をφ、発光部の光軸方向の長
さをＸとすると、 １．０＜Ｆ／Ｘ＜５．５‥‥‥‥‥(1) かつ、 ０．１９＜Ｆ／φ＜０．３０‥‥‥(2)
いて、楕円の長径／２＝α，短径／２＝βとした時、楕
円鏡２の近軸的な焦点距離ＦはＦ＝β2 ／（２α）で求
められ、楕円鏡２の開口径をφ、発光部の光軸方向の長
さをＸとすると、 １．０＜Ｆ／Ｘ＜５．５‥‥‥‥‥(1) かつ、 ０．１９＜Ｆ／φ＜０．３０‥‥‥(2)
【００３３】次に上記の条件式(1) ，(2) の技術的意味
について説明する。条件式(1) は、発光部の光軸方向の
長さに応じて、発光部の楕円鏡２による投影像ｊが光軸
に対して垂直、あるいは、ほぼ垂直となるように楕円鏡
２の焦点距離の範囲を確保するためのものである。一般
に楕円鏡の異なる部分から異なる曲率が得られ、楕円鏡
２の第１焦点Ｆ1 をはずれた点から発した光線は、その
影響を受けて、光軸の上下かつ第２焦点Ｆ2 の前後へ、
遠く隔たって集光する。又、発光部の光軸方向の長さＸ
を固定したとき、条件式(1) の下限値１．０を越えて焦
点距離Ｆが小さくなりすぎると、楕円鏡の異なる部分で
の曲率の差が大きくなり、第１焦点Ｆ1 をはずれた点か
ら発した光線は、第２焦点Ｆ2 からずれた位置に集光
し、図９に示すように発光部の投影像ｊが光軸に対して
右上がりに傾いてしまう。その結果、導光用ファイバー
へ入射できる光線は、発光部の一部を発した光線に限ら
れ導光用ファイバーへの入射光量が少なくなってしま
う。又、上限値５．５を越えて焦点距離Ｆが大きくなり
すぎても、楕円鏡の異なる部分での曲率の差が大きくな
り、図１０に示すように発光部の投影像ｊが光軸に対し
て左上がりに傾いてしまい、本発明の課題を実現するこ
とができない。
について説明する。条件式(1) は、発光部の光軸方向の
長さに応じて、発光部の楕円鏡２による投影像ｊが光軸
に対して垂直、あるいは、ほぼ垂直となるように楕円鏡
２の焦点距離の範囲を確保するためのものである。一般
に楕円鏡の異なる部分から異なる曲率が得られ、楕円鏡
２の第１焦点Ｆ1 をはずれた点から発した光線は、その
影響を受けて、光軸の上下かつ第２焦点Ｆ2 の前後へ、
遠く隔たって集光する。又、発光部の光軸方向の長さＸ
を固定したとき、条件式(1) の下限値１．０を越えて焦
点距離Ｆが小さくなりすぎると、楕円鏡の異なる部分で
の曲率の差が大きくなり、第１焦点Ｆ1 をはずれた点か
ら発した光線は、第２焦点Ｆ2 からずれた位置に集光
し、図９に示すように発光部の投影像ｊが光軸に対して
右上がりに傾いてしまう。その結果、導光用ファイバー
へ入射できる光線は、発光部の一部を発した光線に限ら
れ導光用ファイバーへの入射光量が少なくなってしま
う。又、上限値５．５を越えて焦点距離Ｆが大きくなり
すぎても、楕円鏡の異なる部分での曲率の差が大きくな
り、図１０に示すように発光部の投影像ｊが光軸に対し
て左上がりに傾いてしまい、本発明の課題を実現するこ
とができない。
【００３４】一方、条件式(2) は、条件式(1) で決定さ
れた焦点距離を有する楕円鏡に対して、最適な楕円鏡の
有効口径を確保するためのものである。前述の条件式
(1) で決定された楕円鏡の焦点距離Ｆに対して、条件式
(2) の下限値０．１９を越えて楕円鏡の有効口径φが大
きくなりすぎると、実質的に導光用ファイバーに入射し
ない光線を反射させる楕円鏡の領域が追加されるだけ
で、導光用ファイバーに入射する光量は増加せず、装置
自体が大型になってしまう。又、条件式(2) の上限値
０．３０（より好ましくは０．２５）を越えて楕円鏡の
有効口径φが小さくなりすぎると、実質的に導光用ファ
イバーに入射するように光線を反射させる楕円鏡の領域
が削られてしまい、導光用ファイバーに入射する光量が
減ってしまう。
れた焦点距離を有する楕円鏡に対して、最適な楕円鏡の
有効口径を確保するためのものである。前述の条件式
(1) で決定された楕円鏡の焦点距離Ｆに対して、条件式
(2) の下限値０．１９を越えて楕円鏡の有効口径φが大
きくなりすぎると、実質的に導光用ファイバーに入射し
ない光線を反射させる楕円鏡の領域が追加されるだけ
で、導光用ファイバーに入射する光量は増加せず、装置
自体が大型になってしまう。又、条件式(2) の上限値
０．３０（より好ましくは０．２５）を越えて楕円鏡の
有効口径φが小さくなりすぎると、実質的に導光用ファ
イバーに入射するように光線を反射させる楕円鏡の領域
が削られてしまい、導光用ファイバーに入射する光量が
減ってしまう。
【００３５】以上のように、光軸方向にある大きさを有
する発光部に対して、条件式(1) を満足するように楕円
鏡の焦点距離を決定し、その決定された焦点距離を持つ
楕円鏡に対して条件式(2) で明るさと大きさがともに最
適となる有効口径を決定することにより、発光部のうち
第１焦点Ｆ1 近傍を発し導光用ファイバーに入射する光
線に加え、発光部の他領域から発する光線も導光用ファ
イバーに効率良く入射できるようになり、導光用ファイ
バーに入射する光量が増加する。
する発光部に対して、条件式(1) を満足するように楕円
鏡の焦点距離を決定し、その決定された焦点距離を持つ
楕円鏡に対して条件式(2) で明るさと大きさがともに最
適となる有効口径を決定することにより、発光部のうち
第１焦点Ｆ1 近傍を発し導光用ファイバーに入射する光
線に加え、発光部の他領域から発する光線も導光用ファ
イバーに効率良く入射できるようになり、導光用ファイ
バーに入射する光量が増加する。
【００３６】次に、本発明の装置における前記Ｘ，α，
β，φ，及びＦについての数値例を示す。数値例１乃至
４について、光線の集光の様子を楕円鏡の上半分につい
て光線追跡したものを図１１乃至図１４に示す。発光部
としては、発光部のうち光軸上に存在する３つの点光源
を代表させることにする。又、シミュレーション条件を
以下の表に示す。さらに発光部を代表する点光源は、光
軸方向をＸ方向として、それぞれ（Ｘ，Ｙ）で示す。こ
のとき、１つの点光源が位置する楕円鏡の第１焦点Ｆ1
の座標を（０，０）とする。第１焦点Ｆ1 を挟んで発光
部両端の２つの点光源の位置はそれぞれ（−２，０），
（２，０）とする。
β，φ，及びＦについての数値例を示す。数値例１乃至
４について、光線の集光の様子を楕円鏡の上半分につい
て光線追跡したものを図１１乃至図１４に示す。発光部
としては、発光部のうち光軸上に存在する３つの点光源
を代表させることにする。又、シミュレーション条件を
以下の表に示す。さらに発光部を代表する点光源は、光
軸方向をＸ方向として、それぞれ（Ｘ，Ｙ）で示す。こ
のとき、１つの点光源が位置する楕円鏡の第１焦点Ｆ1
の座標を（０，０）とする。第１焦点Ｆ1 を挟んで発光
部両端の２つの点光源の位置はそれぞれ（−２，０），
（２，０）とする。
【００３７】
【００３８】又、図１５は、上記数値例２の楕円鏡に対
向して、さらに第１焦点Ｆ1 付近に曲率中心を有する反
射鏡（曲率半径R ＝29mm, 有効口径φ1 ＝52mm, φ2 ＝
27mm）を設けたときの、楕円鏡の開口縁と導光用ファイ
バーの入射端の間へ拡散する光線の集光の様子を示した
ものである。ここでは、発光部を３点ａ，ｂ，ｃで代表
させており、点ｂは第１焦点位置Ｆ1 に配置され、点ａ
は点ｂより楕円鏡寄りへ、点ｃは点ｂより導光用ファイ
バー寄りに配置されている。楕円鏡２の開口縁と導光用
ファイバーの入射端面３ａの間へ拡散する光線のうち、
楕円鏡２の第１焦点位置にある点ｂを発した光線は、反
射鏡４で再び点ｂに集光される。又、点ａを発した光線
は点ｃへ、点ｃを発した光線は点ａへ、それぞれ集光さ
れる。このように発光部は反射鏡４により等倍で光軸上
に投影され、その投影像は楕円鏡２により光軸にほぼ垂
直に投影される。このとき、楕円鏡２の開口縁と導光用
ファイバーの入射端面３ａの間へ拡散する光線のほとん
どを、導光用ファイバーへ入射させることが可能である
ため、反射鏡４を加えたときの効果が大きくなる。この
結果、前記数値例１の楕円鏡２と反射鏡４とを組み合わ
せることで、発光部を発する光線のほとんどを導光用フ
ァイバーに取り込むことができるようになる。
向して、さらに第１焦点Ｆ1 付近に曲率中心を有する反
射鏡（曲率半径R ＝29mm, 有効口径φ1 ＝52mm, φ2 ＝
27mm）を設けたときの、楕円鏡の開口縁と導光用ファイ
バーの入射端の間へ拡散する光線の集光の様子を示した
ものである。ここでは、発光部を３点ａ，ｂ，ｃで代表
させており、点ｂは第１焦点位置Ｆ1 に配置され、点ａ
は点ｂより楕円鏡寄りへ、点ｃは点ｂより導光用ファイ
バー寄りに配置されている。楕円鏡２の開口縁と導光用
ファイバーの入射端面３ａの間へ拡散する光線のうち、
楕円鏡２の第１焦点位置にある点ｂを発した光線は、反
射鏡４で再び点ｂに集光される。又、点ａを発した光線
は点ｃへ、点ｃを発した光線は点ａへ、それぞれ集光さ
れる。このように発光部は反射鏡４により等倍で光軸上
に投影され、その投影像は楕円鏡２により光軸にほぼ垂
直に投影される。このとき、楕円鏡２の開口縁と導光用
ファイバーの入射端面３ａの間へ拡散する光線のほとん
どを、導光用ファイバーへ入射させることが可能である
ため、反射鏡４を加えたときの効果が大きくなる。この
結果、前記数値例１の楕円鏡２と反射鏡４とを組み合わ
せることで、発光部を発する光線のほとんどを導光用フ
ァイバーに取り込むことができるようになる。
【００３９】又、図１５において、楕円鏡の第１焦点Ｆ
1 に曲率中心を持つ反射鏡４を設ける代わりに、図１６
に示すように第１焦点Ｆ1 に焦点を持つ放物面鏡４’を
設けても良い。この配置によれば、発光部の点ａ，ｃを
発する光線のうち、点ｂと放物面鏡４’の頂点Ｄを結ぶ
線に平行な光線は、放物面鏡４’により点ｂに集光さ
れ、点ａ，ｃを発するそれ以外の光線も、平行な光線に
付随して点ｂ付近に集光される。そのため、発光部が発
光部を形成する面端の電極付近にピーク分布を持つメタ
ルハライドランプ等である場合には、発光部に放物面鏡
４’による反射光を重ね合わせることにより、発光部の
強度分布は図１７に示すように、点ｂ付近にピークを持
つ比較的平らな分布となる。尚、この図では、縦軸に光
の強度Ｐ、横軸に光軸方向の距離Ｘを示している。こう
して形成された発光部の楕円鏡による投影像は光軸に対
してほぼ垂直となり、集光性が良いが、それに加えて第
１焦点Ｆ1 を発した多くの光線が第２焦点Ｆ2 付近に集
光するため、上記放物面鏡４’を用いた場合には、かな
り細い導光用ファイバーでも光線を効率良く入射させる
ことができる。
1 に曲率中心を持つ反射鏡４を設ける代わりに、図１６
に示すように第１焦点Ｆ1 に焦点を持つ放物面鏡４’を
設けても良い。この配置によれば、発光部の点ａ，ｃを
発する光線のうち、点ｂと放物面鏡４’の頂点Ｄを結ぶ
線に平行な光線は、放物面鏡４’により点ｂに集光さ
れ、点ａ，ｃを発するそれ以外の光線も、平行な光線に
付随して点ｂ付近に集光される。そのため、発光部が発
光部を形成する面端の電極付近にピーク分布を持つメタ
ルハライドランプ等である場合には、発光部に放物面鏡
４’による反射光を重ね合わせることにより、発光部の
強度分布は図１７に示すように、点ｂ付近にピークを持
つ比較的平らな分布となる。尚、この図では、縦軸に光
の強度Ｐ、横軸に光軸方向の距離Ｘを示している。こう
して形成された発光部の楕円鏡による投影像は光軸に対
してほぼ垂直となり、集光性が良いが、それに加えて第
１焦点Ｆ1 を発した多くの光線が第２焦点Ｆ2 付近に集
光するため、上記放物面鏡４’を用いた場合には、かな
り細い導光用ファイバーでも光線を効率良く入射させる
ことができる。
【００４０】又、図１８は、数値例１に示した楕円鏡と
導光用ファイバーの入射端面の間に集光レンズ５を設け
たときの光線の集光の様子を示したものである。図１１
に数値例１の光線追跡結果を示したが、図１１の楕円鏡
を用いた場合は、発光部の楕円鏡による投影像が光軸に
対してほぼ垂直となるため、集光レンズ５を設けること
で、図１８の如く発光部の各点から発した光線を狭い領
域に一様に集光させることができる。このように、楕円
鏡による発光部の投影像が光軸に対してほぼ垂直である
と、集光レンズ５を加えたときの効果が大きくなる。こ
の結果、発光部の各領域から発する光線の多くを導光用
ファイバーへ入射させることができるようになる。
導光用ファイバーの入射端面の間に集光レンズ５を設け
たときの光線の集光の様子を示したものである。図１１
に数値例１の光線追跡結果を示したが、図１１の楕円鏡
を用いた場合は、発光部の楕円鏡による投影像が光軸に
対してほぼ垂直となるため、集光レンズ５を設けること
で、図１８の如く発光部の各点から発した光線を狭い領
域に一様に集光させることができる。このように、楕円
鏡による発光部の投影像が光軸に対してほぼ垂直である
と、集光レンズ５を加えたときの効果が大きくなる。こ
の結果、発光部の各領域から発する光線の多くを導光用
ファイバーへ入射させることができるようになる。
【００４１】第４実施例 図１９乃至図２０は、本発明による照明光学装置の第４
実施例を示す説明図である。楕円鏡として、第３実施例
で述べたような、楕円鏡による発光部の投影像が光軸に
対して垂直、あるいは、ほぼ垂直となるような形状を有
する楕円鏡を用いるとき、発光部が発光部を形成する両
端の電極付近にピーク分布を持つようなメタルハライド
ランプ等である場合は、以下に述べる例も有効である。
実施例を示す説明図である。楕円鏡として、第３実施例
で述べたような、楕円鏡による発光部の投影像が光軸に
対して垂直、あるいは、ほぼ垂直となるような形状を有
する楕円鏡を用いるとき、発光部が発光部を形成する両
端の電極付近にピーク分布を持つようなメタルハライド
ランプ等である場合は、以下に述べる例も有効である。
【００４２】図１９（ａ）は、発光部が，その長手方向
が光軸と一致するように配置され、発光部の中心ｂに各
々の第１焦点Ｆ1 ，Ｆ1 ’が一致して位置するように２
つの楕円鏡２’，２”が設けられている。図１９（ｂ）
は、集光の様子を拡大した図である。又、楕円鏡２’の
第２焦点は点Ｆ2 に、楕円鏡２”の第２焦点は点Ｆ2 ’
にあり、楕円鏡２’の光軸と楕円鏡２”の光軸は交差し
ている。発光部を３点ａ，ｂ，ｃで代表させ、点ｂを２
つの楕円鏡２’，２”が一致した第１焦点Ｆ1 （＝
Ｆ1 ’）に配置し、また点ａを点ｂより楕円鏡寄りへ、
点ｃを点ｂより導光用ファイバー寄りへ配置する。する
と点ａ，ｂ，ｃは、楕円鏡２’により点ｅ，Ｆ2 ，ｈ
に、楕円鏡２”により点ｇ，Ｆ2 ’，ｄに、それぞれ投
影される。このときの集光面での強度分布を図２０に示
す。尚、この図では、縦軸に光の強度Ｑ，横軸に光軸に
垂直な断面方向の距離Ｙを示している。発光部自体の強
度分布は両端にピークを持つ分布であるが、２つの楕円
鏡により重ね合わされた発光部の投影像の強度分布は中
心付近にピークを持つ分布となる。これは、発光部のう
ち強度がピークである点ａの，２つの投影像が光軸付近
で近接して結像するためである。そのため、結像点ｅ，
ｇ付近の狭い領域での集光密度は高く、この実施例は、
極細い導光用ファイバーに対して効率良く光を入射させ
ることができる。
が光軸と一致するように配置され、発光部の中心ｂに各
々の第１焦点Ｆ1 ，Ｆ1 ’が一致して位置するように２
つの楕円鏡２’，２”が設けられている。図１９（ｂ）
は、集光の様子を拡大した図である。又、楕円鏡２’の
第２焦点は点Ｆ2 に、楕円鏡２”の第２焦点は点Ｆ2 ’
にあり、楕円鏡２’の光軸と楕円鏡２”の光軸は交差し
ている。発光部を３点ａ，ｂ，ｃで代表させ、点ｂを２
つの楕円鏡２’，２”が一致した第１焦点Ｆ1 （＝
Ｆ1 ’）に配置し、また点ａを点ｂより楕円鏡寄りへ、
点ｃを点ｂより導光用ファイバー寄りへ配置する。する
と点ａ，ｂ，ｃは、楕円鏡２’により点ｅ，Ｆ2 ，ｈ
に、楕円鏡２”により点ｇ，Ｆ2 ’，ｄに、それぞれ投
影される。このときの集光面での強度分布を図２０に示
す。尚、この図では、縦軸に光の強度Ｑ，横軸に光軸に
垂直な断面方向の距離Ｙを示している。発光部自体の強
度分布は両端にピークを持つ分布であるが、２つの楕円
鏡により重ね合わされた発光部の投影像の強度分布は中
心付近にピークを持つ分布となる。これは、発光部のう
ち強度がピークである点ａの，２つの投影像が光軸付近
で近接して結像するためである。そのため、結像点ｅ，
ｇ付近の狭い領域での集光密度は高く、この実施例は、
極細い導光用ファイバーに対して効率良く光を入射させ
ることができる。
【００４３】以上説明したように、本発明に係る照明光
学装置は、特許請求の範囲に記載された特徴の他に、下
記の特徴を有する。
学装置は、特許請求の範囲に記載された特徴の他に、下
記の特徴を有する。
【００４４】
【００４５】（１） 照明光学系の光軸方向に大きさを
有する光源と、該光源の背後に設けられた集光鏡と、該
集光鏡に対向して配置された反射鏡より成り、導光用フ
ァイバーへ照明光を入射させる照明光学装置において、
前記集光鏡は楕円鏡であり、かつ、前記光源の発光部の
中心が前記楕円鏡の第１焦点又はその近傍に設けられ、
かつ、前記導光用ファイバーの端面が前記楕円鏡の第２
焦点又はその近傍に設けられ、前記反射鏡は光軸に沿っ
た面での断面が放物線状であることを特徴とする照明光
学装置。
有する光源と、該光源の背後に設けられた集光鏡と、該
集光鏡に対向して配置された反射鏡より成り、導光用フ
ァイバーへ照明光を入射させる照明光学装置において、
前記集光鏡は楕円鏡であり、かつ、前記光源の発光部の
中心が前記楕円鏡の第１焦点又はその近傍に設けられ、
かつ、前記導光用ファイバーの端面が前記楕円鏡の第２
焦点又はその近傍に設けられ、前記反射鏡は光軸に沿っ
た面での断面が放物線状であることを特徴とする照明光
学装置。
【００４６】（２） 前記反射鏡は、光源の中心、又は
その近傍に、焦点を有する放物面鏡であることを特徴と
する、上記（１）に記載の照明光学装置。
その近傍に、焦点を有する放物面鏡であることを特徴と
する、上記（１）に記載の照明光学装置。
【００４７】（３） 前記楕円鏡に対向して、光源の中
心に曲率中心を有する反射鏡を設けたことを特徴とす
る、請求項１に記載の照明光学装置。
心に曲率中心を有する反射鏡を設けたことを特徴とす
る、請求項１に記載の照明光学装置。
【００４８】（４） 光源をはさんで、前記楕円鏡に対
向する、放物面鏡を設けたことを特徴とする、請求項１
に記載の照明光学装置。
向する、放物面鏡を設けたことを特徴とする、請求項１
に記載の照明光学装置。
【００４９】（５） 光源と導光用ファイバーの間に、
少なくとも１つの集光レンズを設けたことを特徴とす
る、請求項１に記載の照明光学装置。
少なくとも１つの集光レンズを設けたことを特徴とす
る、請求項１に記載の照明光学装置。
【００５０】
【００５１】
【００５２】（１０） 前記２つの楕円の各々の第１焦
点発光部側に、各々の第２焦点が導光用ファイバー側に
配置され、発光部の中心が２つの楕円の各々の第１焦点
にほぼ一致しており、２つの楕円の各々の第２焦点が照
明光学系の光軸をはさんで隔たっていることを特徴とす
る、請求項１又は請求項４に記載の照明光学装置。
点発光部側に、各々の第２焦点が導光用ファイバー側に
配置され、発光部の中心が２つの楕円の各々の第１焦点
にほぼ一致しており、２つの楕円の各々の第２焦点が照
明光学系の光軸をはさんで隔たっていることを特徴とす
る、請求項１又は請求項４に記載の照明光学装置。
【００５３】（６） 前記２つの楕円の各々の第１焦点
発光部側に、各々の第２焦点が導光用ファイバー側に配
置され、発光部の中心が２つの楕円の各々の第１焦点に
ほぼ一致しており、２つの楕円の各々の第２焦点が照明
光学系の光軸をはさんで隔たっていることを特徴とす
る、請求項１に記載の照明光学装置。
発光部側に、各々の第２焦点が導光用ファイバー側に配
置され、発光部の中心が２つの楕円の各々の第１焦点に
ほぼ一致しており、２つの楕円の各々の第２焦点が照明
光学系の光軸をはさんで隔たっていることを特徴とす
る、請求項１に記載の照明光学装置。
【図１】本発明に係る照明光学装置の第１実施例を示す
図であって、光軸に垂直な方向に隔たった点から発する
光線の集光の様子を示す説明図である。
図であって、光軸に垂直な方向に隔たった点から発する
光線の集光の様子を示す説明図である。
【図２】本発明に係る照明光学装置の第１実施例を示す
図であって、発光部を発光部の長手方向が光軸と同一の
向きとなるように配置したときの光線追跡図である。
図であって、発光部を発光部の長手方向が光軸と同一の
向きとなるように配置したときの光線追跡図である。
【図３】本発明に係る照明光学装置の第１実施例を示す
図であって、発光部の長手方向が光軸に対し反時計回り
に６０°傾いているときの光線追跡図である。
図であって、発光部の長手方向が光軸に対し反時計回り
に６０°傾いているときの光線追跡図である。
【図４】本発明に係る照明光学装置の第１実施例を示す
図であって、発光部の長手方向が光軸に対し時計回りに
６０°傾いているときの光線追跡図である。
図であって、発光部の長手方向が光軸に対し時計回りに
６０°傾いているときの光線追跡図である。
【図５】本発明に係る照明光学装置の第１実施例を示す
図であって、発光部を発光部の長手方向が光軸と垂直と
なるように配置したときの光線追跡図である。
図であって、発光部を発光部の長手方向が光軸と垂直と
なるように配置したときの光線追跡図である。
【図６】本発明に係る照明光学装置の第１実施例を説明
するための、発光部の各配置での導光用ファイバー入射
端径と導光用ファイバーに入射する光量の関係を示すグ
ラフである。
するための、発光部の各配置での導光用ファイバー入射
端径と導光用ファイバーに入射する光量の関係を示すグ
ラフである。
【図７】本発明に係る照明光学装置の第２実施例を示す
図であって、（ａ）は発光部の長手方向が光軸１Ａに対
して垂直な場合を示す説明図であり、（ｂ）は発光部の
長手方向が光軸１Ａに対して垂直でない場合を示す説明
図である。
図であって、（ａ）は発光部の長手方向が光軸１Ａに対
して垂直な場合を示す説明図であり、（ｂ）は発光部の
長手方向が光軸１Ａに対して垂直でない場合を示す説明
図である。
【図８】本発明に係る照明光学装置の第３実施例を示す
図であって、条件式(1) ，(2)を満足するときの光線追
跡図である。
図であって、条件式(1) ，(2)を満足するときの光線追
跡図である。
【図９】本発明に係る照明光学装置の第３実施例を示す
図であって、条件式(1) の下限値を越えて楕円鏡の焦点
距離が小さくなる場合を示す光線追跡図である。
図であって、条件式(1) の下限値を越えて楕円鏡の焦点
距離が小さくなる場合を示す光線追跡図である。
【図１０】本発明に係る照明光学装置の第３実施例を示
す図であって、条件式(1) の上限値を越えて楕円鏡の焦
点距離が大きくなる場合を示す光線追跡図である。
す図であって、条件式(1) の上限値を越えて楕円鏡の焦
点距離が大きくなる場合を示す光線追跡図である。
【図１１】本発明に係る照明光学装置の第３実施例にお
ける数値例１の場合を示す光線追跡図である。
ける数値例１の場合を示す光線追跡図である。
【図１２】本発明に係る照明光学装置の第３実施例にお
ける数値例２の場合を示す光線追跡図である。
ける数値例２の場合を示す光線追跡図である。
【図１３】本発明に係る照明光学装置の第３実施例にお
ける数値例３の場合を示す光線追跡図である。
ける数値例３の場合を示す光線追跡図である。
【図１４】本発明に係る照明光学装置の第３実施例にお
ける数値例４の場合を示す光線追跡図である。
ける数値例４の場合を示す光線追跡図である。
【図１５】本発明に係る照明光学装置の第３実施例を示
す図であって、楕円鏡に対向して反射鏡を配置した場合
を示す説明図である。
す図であって、楕円鏡に対向して反射鏡を配置した場合
を示す説明図である。
【図１６】本発明に係る照明光学装置の第３実施例を示
す図であって、楕円鏡に対向して放物面鏡を配置した場
合を示す説明図である。
す図であって、楕円鏡に対向して放物面鏡を配置した場
合を示す説明図である。
【図１７】本発明に係る照明光学装置の第３実施例を示
す図であって、楕円鏡に対向して放物面鏡を配置したと
きに形成される発光部の強度分布を示すグラフである。
す図であって、楕円鏡に対向して放物面鏡を配置したと
きに形成される発光部の強度分布を示すグラフである。
【図１８】本発明に係る照明光学装置の第３実施例を示
す図であって、楕円鏡と導光用ファイバーの間に集光レ
ンズを配置した場合を示す光線追跡図である。
す図であって、楕円鏡と導光用ファイバーの間に集光レ
ンズを配置した場合を示す光線追跡図である。
【図１９】本発明に係る照明光学装置の第４実施例を示
す図であって、（ａ）は発光部がその長手方向に光軸と
一致するように配置され、発光部の中心ｂに各々の第１
焦点Ｆ1 ，Ｆ1 ’が一致して位置するように２つの楕円
鏡が設けられている場合を示す説明図であり、（ｂ）は
集光の様子を拡大して示した説明図である。
す図であって、（ａ）は発光部がその長手方向に光軸と
一致するように配置され、発光部の中心ｂに各々の第１
焦点Ｆ1 ，Ｆ1 ’が一致して位置するように２つの楕円
鏡が設けられている場合を示す説明図であり、（ｂ）は
集光の様子を拡大して示した説明図である。
【図２０】本発明に係る照明光学装置の第４実施例を示
す図であって、集光面での強度分布を示すグラフであ
る。
す図であって、集光面での強度分布を示すグラフであ
る。
【図２１】従来の照明光学装置を示す図である。
【図２２】従来の照明光学装置を示す図である。
【図２３】従来の照明光学装置を示す図である。
【図２４】光源が光軸方向に大きさを持つ場合の集光原
理を示す説明図である。
理を示す説明図である。
【図２５】光源が光軸方向に大きさを持つ場合に楕円鏡
に対向して反射鏡を設けた場合の集光の様子を示す説明
図である。
に対向して反射鏡を設けた場合の集光の様子を示す説明
図である。
【図２６】光源が光軸方向に大きさを持つ場合に楕円鏡
と導光用ファイバーの間に集光レンズを設けた場合の集
光の様子を示す説明図である。
と導光用ファイバーの間に集光レンズを設けた場合の集
光の様子を示す説明図である。
１ 光源 １Ａ，２Ａ，３Ａ 光軸 ２，２’，２” 楕円鏡 ２ａ 開口縁 ３ 導光用ファイバー ３ａ 入射端面 ４ 反射鏡 ４’ 放物面鏡 ５ 集光レンズ ａ，ｂ，ｃ 点光源 Ｆ1 ，Ｆ1 ’ 第１焦点 Ｆ2 ，Ｆ2 ’ 第２焦点 Ｄ 頂点 ｄ，ｅ，ｇ，ｈ 結像点 ｊ 投影像 Ｎ 導光用ファイバーへの入射光
量 Ｍ 導光用ファイバー入射端径 Ｐ 光の強度 Ｑ 光の強度 Ｘ 光軸方向の距離 Ｙ 光軸に垂直な断面方向の距離
量 Ｍ 導光用ファイバー入射端径 Ｐ 光の強度 Ｑ 光の強度 Ｘ 光軸方向の距離 Ｙ 光軸に垂直な断面方向の距離
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 富岡 誠 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 (56)参考文献 特開 平８−292380（ＪＰ，Ａ) 実公 昭48−31666（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 23/26 G01N 21/84
Claims (2)
- 【請求項１】 光源と該光源の背後に設けられた楕円鏡
により構成された照明光学系を備え、該照明光学系の光
軸方向に対して大きさを有する発光部を前記光源が有
し、導光用ファイバーへ照明光を入射させる照明光学装
置において、 前記光源の発光部の中心が前記楕円鏡の第１焦点又はそ
の近傍に設けられ、かつ、 前記導光用ファイバーの端面が前記楕円鏡の第２焦点又
はその近傍に設けられており、 前記楕円鏡は、前記発光部の投影像を光軸に対して垂
直、又はほぼ垂直となるように形成させる形状を有して
いることを特徴とする照明光学装置。 - 【請求項２】 Ｘを前記光源の光軸方向の大きさ、φを
前記楕円鏡の開口径、Ｆを前記楕円鏡の焦点距離（前記
楕円鏡の長径／２＝α、前記楕円鏡の短径／２＝βとす
るとＦ＝β2／（２α））としたとき、前記楕円鏡が、
１．９＜Ｆ／Ｘ＜５．５及び０．１９＜Ｆ／φ＜０．３
０を満足する請求項１に記載の照明光学装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8095606A JP3058251B2 (ja) | 1996-04-17 | 1996-04-17 | 照明光学装置 |
| US08/834,466 US5918974A (en) | 1996-04-17 | 1997-04-11 | Optical illumination device |
| US09/317,946 US6142659A (en) | 1996-04-17 | 1999-05-25 | Optical illumination device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8095606A JP3058251B2 (ja) | 1996-04-17 | 1996-04-17 | 照明光学装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09281413A JPH09281413A (ja) | 1997-10-31 |
| JP3058251B2 true JP3058251B2 (ja) | 2000-07-04 |
Family
ID=14142220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8095606A Expired - Fee Related JP3058251B2 (ja) | 1996-04-17 | 1996-04-17 | 照明光学装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5918974A (ja) |
| JP (1) | JP3058251B2 (ja) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6135626A (en) * | 1997-12-09 | 2000-10-24 | Martin Professional A/S | Method of mounting a fiber optic cable in a lighting unit, such a unit and a holder for the cable end |
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