JPH0854515A - 光ファイバーを有する照明装置 - Google Patents
光ファイバーを有する照明装置Info
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- JPH0854515A JPH0854515A JP6190843A JP19084394A JPH0854515A JP H0854515 A JPH0854515 A JP H0854515A JP 6190843 A JP6190843 A JP 6190843A JP 19084394 A JP19084394 A JP 19084394A JP H0854515 A JPH0854515 A JP H0854515A
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Abstract
置を提供すること。 【構成】 光ファイバーバンドルを含む照明光学系にお
いて、光束の透過位置によって異なる分光透過率領域3
2B、32N、32Rを有する色補正フィルタ31を、
ファイバーバンドル11の射出側光路途中に配置したこ
と。
Description
ンドルを含む照明光学系に係り、より詳細には、照明光
の色補正装置を備えた照明光学系に関する。
は、図36に示したように、照明光源41からの照明光
(平行白色光)Lは、集光レンズ21により集束され
て、光ファイバーバンドル(ライトキャリングバンドル
(LCB))11の入射端面13に入射し、各ファイバ
ー内を導かれ、射出端面15から射出される。射出した
照明光Lは、配光レンズ23により必要な照明角度で配
光され、対象物を照明する。ここで、LCB11の入射
端面13に入射する光の入射角度は保存されて、射出端
面15での射出角になる。なお、光源41は、白色光源
(ハロゲンランプ)42と、パラボラ反射傘43とを有
し、白色平行光を射出する。
る。LCB11を構成する1本のファイバー111に対
して、ある角度で入射した照明光Lは、射出時にはコー
ン状に射出される。その射出角は入射角と等しい。射出
された照明光Lの強度分布が、照明光の波長によって変
化する現象がある。図38に示すように、入射端面13
への入射角が0゜から40゜に変化するにつれて、波長
が600nm 以上の光(赤色)の透過率が低下する。また、
この図38から、波長が450nm 以下の短波長光(青色)
の透過率が、他の波長に比較して相対的に低いことも分
かる。
光が配光レンズ23により広げられて照明される様子
を、図39、40に示している。図39は青色光、図4
0は赤色光の場合である。また、図39、40におい
て、(a)、(b)は、所定距離の照射面上における照
明光Lの強度分布である。(a)は中央、中間および周
辺の一部のファイバーによる照明強度分布を、(b)は
すべてのファイバーバンドルによる照明強度分布であ
る。青色光および赤色光の配光角は、いずれも入射角を
決定する集光レンズ21および配光角を決定する配光レ
ンズ23とで定まる。なお、集光レンズ21に入射する
光束は、外周ほど入射端面13への入射角が大きくな
る。
射角による透過率の差が強度分布の形状の差として表わ
れる。赤色光の方が周辺での強度の減衰は激しいが、ピ
ークは赤色光の方が大きい。このため、相対的に、中心
部付近では青色光成分が少なくなり、周辺では赤色光成
分が少なくなり、色ムラを生じる。
た照明装置の問題に鑑みてなされたもので、色ムラを生
じないファイバーバンドル照明装置を提供することを目
的とする。
ファイバーバンドルを含む照明光学系において、光束の
透過位置によって分光透過率が異なる光学部材を、上記
照明光学系の光路中に挿入したこと、に特徴を有する。
光学部材は、光ファイバーバンドルへの入射光途中、射
出光路途中、あるいは両光路中に挿入できる。請求項1
7に記載の発明は、上記光学部材を、光軸と直交する方
向に移動自在に光学部材駆動部材により支持したこと、
に特徴を有する。
る。図1は、本発明を適用するファイバー照明光学装置
の射出端部の側面図である。本実施例は、この照明光学
装置の照明光光路途中に位置によって分光透過率が異な
る光学部材を挿入することに特徴を有する。
(赤色)、G(緑色)、B(青色)の三原色に分離して
分析する。1本のファイバーから射出された照明光の広
がりと強度は、RGBそれぞれで異なっている。これら
が合成されると、強度分布は分布図(b)に示すように
なる。この分布図(b)において、斜線で示す領域は青
色が不足しており(補色である黄(Ye)が過剰)、網
点で示される領域は赤色が不足しており(補色であるシ
アン(Cy)が過剰)、縦線で示される領域は、緑色が
過剰(補色であるマゼンタ(Mg)が不足)である。つ
まり、光軸Oから半径h1 の領域はBが不足し、半径h
1 から外方に向かってR成分が急激に減少し、その外側
の幅h2 の領域よりもさらに外方において、G、Bが減
少していることが分かる。
て、図2の(a)に示す色補正領域を備えた色補正フィ
ルタ31を用いることで、過剰な色成分を制限して、各
色成分の強度分布を一致させて照明光の色ムラを減少さ
せている。色補正フィルタ31は、3つの異なる分光透
過率を有する色補正領域を回転対称に形成した実施例で
ある。つまり、光源光Lが透過する透過領域に応じて分
光透光率を変化させてある。色補正フィルタ31は、中
心から半径r1 の円領域はR、Gを吸収する青フィルタ
領域32B、その外側の幅r2 はR、G、Bすべての波
長光を吸収するフィルタ領域32N、さらにその外側の
幅h3 の環状領域は、G、Bを吸収(ただし、Bの方が
透過率が高い)するRフィルタ領域32Rである。この
色補正フィルタ31は、図2の(b)、(c)に示す2
枚の色補正フィルタ311および色補正フィルタ312
の貼り合わせにより構成されている。
径r11の円領域はR、Gを吸収する青フィルタ領域32
1B、その外側の幅r12の環状領域は、G、Bを吸収す
る赤フィルタ領域321Rである。色補正フィルタ31
2は、中心から所定半径r12内は透過領域322であ
り、その外側の幅r22の環状領域は、緑色を吸収する
マゼンタフィルタ領域322Mgである。なお、色補正
フィルタ31は、色補正フィルタ311、色補正フィル
タ312の重ね合わせでなくてもよく、1枚の平行平板
により形成しても、また、3枚あるいはそれ以上のフィ
ルタを重ね合わせて形成してもよい。また、色補正領域
は、コーティング、染色などにより形成される。
光路途中に挿入して色補正した照明光の強度分布は、図
1の分布図(c)に示すように、全照射領域において各
色成分が等しくなる。
入)態様を示してある。色補正フィルタ31は、配光レ
ンズ23の前方に配置してもよく、配光レンズ23の後
方に配置してもよく、配光レンズ23に密着させて配置
してもよい。また、配光レンズ23の一面を色補正フィ
ルタと同様の分光特性を有するように形成してもよい。
どの位置に挿入する場合も、フィルタの外径、フィルタ
領域は、配光特性に基づいて設定する。図示実施例の場
合、フィルタの径は、配光レンズ23の前方に配置した
場合が最も大きくなり、配光レンズ23とLCB11と
の間に配置した場合が最も小さくなる。
に、CCDカメラや、プロセッサなどにより、撮像した
画像信号の各色成分のゲインを電気的に調整できる装置
に適用する実施例を示してある。各色成分のゲイン調整
が可能であれば、例えばB色信号のゲインを、B色信号
のレベルがRG色信号のレベルと同等になるまで引き上
げれば図6の(b)に示したように、中心から半径h1
の領域においては、各色成分のレベルが等しくなる。た
だし、半径h1 よりも外側の周辺領域は、GB成分の各
レベルが高くなる。
べく、色補正フィルタ313を射出光路中に配置する。
この色補正フィルタ313は、中心から半径r31までは
全波長に対する分光透過率が一様に高いが、その周辺に
幅r32でGB成分を吸収するCフィルタ領域323Cを
形成してある。色補正フィルタ313をLCB11の射
出光路途中に配置すると、図6の(c)に示すように、
照射領域全域に亙って各RGB成分の強度が等しい強度
分布が得られる。
領域の半径は、透過する照明光束の半径に対応して定め
られる。つまり、射出端面15の最周辺部から射出され
る主光線が被照明部に到達する部分に基づいて定められ
る。
に色補正手段を配置する実施例を示してある。光源41
から射出された平行光束は、明るさ絞り45を通り、集
光レンズ21により集光され、LCB11の入射端面1
3に入射する。そして、LCB11により導かれて射出
端面15から射出し、配光レンズ23で配光されて被照
明対象を照明する。明るさ絞り45は、公知の通り、断
面コ字形の樋状であって、各側板部(遮光部)45a、
底板部45b、側板部(遮光部)45cが光軸と平行に
なる向きを基準に光源41と集光レンズ21の間の光路
中に配置されている。明るさ絞り45は、底板部45b
の中央部に軸46が植設されていて、この軸46が図示
しない駆動装置により駆動可能に軸支され、この軸46
を中心に回動される。
り作用を説明する図である。各図において、左側に明る
さ絞り45を、その右側に、集光レンズ21に入射する
光束の明るさの様子を示してある。図8では、側板部4
5a、45cが光軸O、つまり光束の進行方向と平行で
あるが、明るさ絞り45が軸46を中心として僅かに回
転すると、側板部45a、側板部45cが光束の一部を
横切り、遮光する。図9において、一対の平行な黒い部
分は遮光部分(暗部)を示している。明るさ絞り45が
さらに回転すると、図10に示す通り、側板部45a、
側板部45cが光束を横切る幅が広くなり、遮光部分の
幅が広くなり、つまり、光軸を中心に平行な帯状部分が
遮光され、透過光量が減少する。
射出端面15から射出して入射角と同一の射出角で円錐
状に広がる(図37参照)。そこで本実施例では、射出
角に基づいて相対的に増加する青色光を入射側で制限す
ることで、色補正を行なう。
辺部にフィルタをかける実施例を示している。この色補
正フィルタ314は、外周部に円環状の色補正領域32
4Rを備えている。この色補正フィルタ314、つまり
色補正領域324Rは、赤色光を透過し、青色光を反射
または吸収する特性に形成してある。
色補正フィルタ314を挿入したときに、図13に示す
ように、光束の周辺部が色補正領域324Rに対応す
る。色補正フィルタ314は、比較的大きな入射角で入
射する一定領域の周辺光を補正するが、これより中心側
の光は補正しない。そこで、より小さな入射角で入射す
る光を補正できるように、中心付近まで色補正領域を設
けてもよい。その一実施例である色補正フィルタ316
を、図14に示した。この色補正フィルタ316は、分
光透過率を制限する色補正領域326を、入射角度に応
じて環状に形成してある。図15には、この色補正フィ
ルタ316を光束中に挿入したときの様子を示してあ
る。
様な特性からなる色補正領域により色補正領域を区分け
してあるが、区分けせずにグラデーションを設けて特性
が半径方向に徐々に変化する構成にしてもよい。色補正
領域を区分けした場合には製造が容易になり、色補正領
域を滑らかに変化させると、所定範囲の入射角の光につ
いて連続的に補正することができる。
過率をすべて補正しようとするものであったが、ある角
度成分の一部のみを補正しても、実用上十分な効果が期
待できる。ある入射角成分の一部にフィルタをかけるフ
ィルタの実施例を図16〜図19に示した。これらのフ
ィルタ611、612は、扇形をしていることに特徴を
有する。扇形フィルタ611、612は、環状または円
板状のフィルタを半径方向に切断して形成できる。扇形
フィルタ611、612の中心角は任意であるが、等分
割できる角度に設定すれば無駄が無くなり、製造も容易
である。図18および図19は、この扇形フィルタ61
1、612を入射光路途中に挿入した様子を示してい
る。この挿入態様では、明るさ絞り45による一対の遮
光帯が均等に扇形フィルタ611、612にかかるよう
に設定してある。
称形のフィルタであったが、本発明のフィルタ(色補正
領域)は回転対称形でなくてもよい。非回転対称形のフ
ィルタの実施例を、図20および図21に示した。これ
らのフィルタ711、712は、外形および色補正領域
を長方形に形成してある。
ルタ711を光束中に配置した様子を、異なる絞り状態
で示している。なお、色補正フィルタ711は、一面均
一の分光透過率である。ここで、明るさ絞り45が変化
すると、フィルタ711の挿入状態は同じであるが、矩
形フィルタ711を透過する光束の角度成分の割合が変
化するため、絞りを開いた状態と絞りを絞り込んだ状態
とでは色補正効果が異なってしまう。
り状態に応じてフィルタの挿入状態を変化させる。明る
さ絞り45の角度(遮光量)に応じてフィルタの挿入量
を設定する手段と、フィルタを移動させる駆動手段を設
ける。その照明光学系の実施例の平面図を、図24に示
してある。既に述べた照明光学装置10と同一の機能を
有する部材には同一の符号を付して説明を省略する。
ルタ71を、明るさ絞り45と集光レンズ21との間
に、光軸Oと直交する向きに配置し、かつ平行に移動可
能に挿入してある。色補正フィルタ71は、ギア機構5
1を介してフィルタ駆動モータ53により、光軸Oと直
交方向に移動調整される。フィルタ駆動モータ53は、
制御手段55により駆動制御される。制御手段55は、
図示しない、フィルタの移動量を検知するセンサの信号
により、フィルタ駆動モータ53を回転させ、ギヤ機構
51を介してフィルタを上下動させる。
ヤ機構51としては、例えば色補正フィルタ711の一
方の側面にラック731を形成し、このラック731に
ピニオンを噛み合わせたものがある(図25、26参
照)。なお、色フィルタ711の他方の側面はガイド溝
などにスライド自在に嵌合する。
機構51としては、例えば外周端面にラック631を突
設して、このラック631にピニオンを噛み合わせたも
のがある(図27、図28参照)。なお、このラック6
31は、図示しないガイド溝などにスライド自在に嵌合
する。
達機構あるいは電磁プランジャ、ピエゾ素子などを使用
した電磁駆動機構を利用することができる。また、絞り
駆動モータ47は、光量を検出してその検出信号に基づ
いて絞り駆動装置により駆動されるが、絞り駆動装置を
駆動する信号を利用して絞りの回転角を検出する構成で
もよい。
例のように一枚だけ光路途中に挿入してもよいが、図2
9、図30に示すように2枚、あるいはそれ以上を同時
に、あるいは選択的に挿入してもよい。2枚以上挿入す
る場合は、各フィルタの特性は同一でなくてもよく、挿
入する位置、角度も適時設定できる。
挿入位置は、図24に示した位置に限定されず、図3
1、図32に示したように、光源41と明るさ絞り45
の間、集光レンズ21とLCB11との間、あるいは明
るさ絞り45と集光レンズ21との間でもよい。光源の
大きさ、空間に応じて選択できる。
絞り装置を有しない光学系にも使用できることはいうま
でもない。この場合には、図33に示したように、フィ
ルタを集光レンズ21と光源41との間の入射側光路に
挿入することができる。以上のフィルタの挿入位置は一
例であって、本発明はこれらに限定されない。
B11の入射側または射出側の一方に挿入したが、本発
明は両方に挿入してもよい。その実施例を、図34およ
び図35に示した。これの実施例では、入射光路用の色
補正フィルタを明るさ絞り45と集光レンズ21との間
に、射出光路用の色補正フィルタを配光レンズ23の後
面(照射対象側面)に配置してある。
光レンズを一つの光源ユニット(光源部)として、ファ
イバーバンドルと配光レンズと一つのバンドルユニット
(バンドル部)として構成し、ユニット単位で交換可能
なものが多い。そのため、ファイバーバンドルに応じて
決まる補正量をバンドルごとに校正(補正)する必要が
ある。
に校正データを記録する記録手段17を設け、この記録
手段17に記録されている校正データを制御手段55が
読み込んで使用する構成にしてもよい。あるいは、バン
ドル部を交換する際に、入射側のフィルタを交換する構
成にしてもよい。また、同一の光源ユニットに対して複
数のバンドルユニットを使用する場合には、各バンドル
ユニット毎にフィルタを設けてもよい。
ファイバーバンドルを用いた照明光学系において、色ム
ラのない照明が可能になり、特に忠実な色の再現が必要
な、例えば内視鏡などに有益である。
例の概要、本発明による色補正をしていないときの色別
の強度特性および配光特性、および本発明による色補正
をした配光特性の一例を説明する図である。
ある。
示す図である。
示す図である。
示す図である。
本発明による色補正をしていないときの色別の強度特性
および配光特性、および本発明により青色成分の補正を
した配光特性の一例を説明する図である。
である。
置の一例の構成を示す側面図である。
射角の大きい光を制限する色補正フィルタの一実施例を
示す図である。
との関係を説明する図である。
の一実施例を説明する図である。
係を説明する図である。
タの第1の実施例の示す図である。
タの第2の実施例の示す図である。
タの第1の実施例と明るさ絞りの絞り作用との関係を説
明する図である。
タの第2の実施例と明るさ絞りの絞り作用との関係を説
明する図である。
タの第3の実施例を示す図である。
タの第4の実施例を示す図である。
と明るさ絞りの絞り作用との関係を説明する図である。
と明るさ絞りの絞り作用との関係を説明する図である。
照明装置の一実施例を示す平面図である。
手段と絞りとの関係を説明する図である。
手段と絞りとの関係を説明する図である。
手段と絞りとの関係を説明する図である。
手段と絞りとの関係を説明する図である。
と明るさ絞りの絞り込み態様とを説明する図である。
と明るさ絞りの絞り込み態様とを説明する図である。
態様を説明する図である。
態様を説明する図である。
態様を説明する図である。
態様を説明する図である。
態様を説明する図である。
を説明する側面図である。
係を説明する図である。
ンドル透過率との関係を説明する図である。
配光特性を説明する図である。
配光特性を説明する図である。
ルタ711を光束中に配置した様子を、異なる絞り状態
で示している。なお、色補正フィルタ711は、一面均
一の分光透過率である。ここで、明るさ絞り45が変化
すると、色補正フィルタ711の挿入状態は同じである
が、色補正フィルタ711を透過する光束の角度成分の
割合が変化するため、絞りを開いた状態と絞りを絞り込
んだ状態とでは色補正効果が異なってしまう。
ヤ機構51としては、例えば色補正フィルタ711の一
方の側面にラック731を形成し、このラック731に
ピニオンを噛み合わせたものがある(図25、26参
照)。なお、色補正フィルタ711の他方の側面はガイ
ド溝などにスライド自在に嵌合する。
例の概要、本発明による色補正をしていないときの色別
の強度特性および配光特性、および本発明による色補正
をした配光特性の一例を説明する図である。
ある。
示す図である。
示す図である。
示す図である。
本発明による色補正をしていないときの色別の強度特性
および配光特性、および本発明により青色成分の補正を
した配光特性の一例を説明する図である。
である。
置の一例の構成を示す側面図である。
射角の大きい光を制限する色補正フィルタの一実施例を
示す図である。
との関係を説明する図である。
の一実施例を説明する図である。
係を説明する図である。
タの第1の実施例を示す図である。
タの第2の実施例を示す図である。
タの第1の実施例と明るさ絞りの絞り作用との関係を説
明する図である。
タの第2の実施例と明るさ絞りの絞り作用との関係を説
明する図である。
タの第3の実施例を示す図である。
タの第4の実施例を示す図である。
と明るさ絞りの絞り作用との関係を説明する図である。
と明るさ絞りの絞り作用との関係を説明する図である。
照明装置の一実施例を示す平面図である。
手段と絞りとの関係を説明する図である。
手段と絞りとの関係を説明する図である。
手段と絞りとの関係を説明する図である。
手段と絞りとの関係を説明する図である。
と明るさ絞りの絞り込み態様とを説明する図である。
と明るさ絞りの絞り込み態様とを説明する図である。
態様を説明する図である。
態様を説明する図である。
態様を説明する図である。
態様を説明する図である。
態様を説明する図である。
を説明する側面図である。
係を説明する図である。
ンドル透過率との関係を説明する図である。
配光特性を説明する図である。
配光特性を説明する図である。
Claims (21)
- 【請求項1】 光ファイバーバンドルを含む照明光学系
において、位置によって分光透過率が異なる光学部材
を、上記照明光学系の光路中に挿入したこと、を特徴と
する光ファイバーを有する照明装置。 - 【請求項2】 請求項1において、上記光学部材は、上
記ファイバーバンドルの射出側の光路上に配置されてい
ること、を特徴とする光ファイバーを有する照明装置。 - 【請求項3】 請求項1または2において、上記光学部
材は円板状に形成されていること、を特徴とする光ファ
イバーを有する照明装置。 - 【請求項4】 請求項1から3のいずれか一項におい
て、上記光学部材は、上記光学部材は、中心から同一距
離における分光透過率が等しく形成されていること、を
特徴とする光ファイバーを有する照明装置。 - 【請求項5】 請求項1から4のいずれか一項におい
て、上記光学部材は、分光透過率が中心から径方向に所
定の幅で段階的に形成されていること、を特徴とする光
ファイバーを有する照明装置。 - 【請求項6】 請求項1から4のいずれか一項におい
て、上記光学部材は、分光透過率が中心から径方向に連
続的に変化していること、を特徴とする光ファイバーを
有する照明装置。 - 【請求項7】 請求項1から6のいずれか一項におい
て、上記光学部材は、中央付近における短波長光の透過
率が周辺部の短波長光の透過率よりも高いこと、を特徴
とする光ファイバーを有する照明装置。 - 【請求項8】 請求項1から7のいずれか一項におい
て、上記光学部材は、周辺付近における長波長光の透過
率が、中心付近における長波長光の透過率よりも高いこ
と、を特徴とする光ファイバーを有する照明装置。 - 【請求項9】 請求項1において、上記光学部材は、上
記ファイバーバンドルへの入射光路途中に配置されてい
ること、を特徴とする光ファイバーを有する照明装置。 - 【請求項10】 請求項9において、上記光学部材は円
板状に形成されていること、を特徴とする光ファイバー
を有する照明装置。 - 【請求項11】 請求項9において、上記光学部材は扇
状に形成されていること、を特徴とする光ファイバーを
有する照明装置。 - 【請求項12】 請求項9において、上記光学部材は多
角形状に形成されていること、を特徴とする光ファイバ
ーを有する照明装置。 - 【請求項13】 請求項12において、上記分光透過率
の異なる領域が矩形であること、を特徴とする光ファイ
バーを有する照明装置。 - 【請求項14】 請求項1、2、3、9から13のいず
れか一項において、上記光学部材は1枚であること、を
特徴とする光ファイバーを有する照明装置。 - 【請求項15】 請求項1、2、3、9から13のいず
れか一項において、上記光学部材は2枚以上であるこ
と、を特徴とする光ファイバーを有する照明装置。 - 【請求項16】 請求項1、9から15のいずれか一項
に記載の照明装置はさらに、上記光学部材を光軸と直交
する方向に移動自在に支持する光学部材駆動部材を備え
ていること、を特徴とする光ファイバーを有する照明装
置。 - 【請求項17】 請求項16に記載の照明装置はさらに
絞り装置を有し、上記光学部材の移動量を、上記絞り装
置の絞り込み量と連動させたこと、を特徴とする光ファ
イバーを有する照明装置。 - 【請求項18】 請求項17に記載の照明装置はさら
に、上記絞り量とファイバーバンドルの特性に基づいて
上記移動量を算出する演算手段を備えていること、を特
徴とする光ファイバーを有する照明装置。 - 【請求項19】 請求項1において、上記光学部材は、
上記ファイバーバンドルの入射側および射出側の両方の
光路上に配置されていること、を特徴とする光ファイバ
ーを有する照明装置。 - 【請求項20】 請求項16において、上記各光学部材
は、ファイバーバンドルに応じて交換可能に形成されて
いること、を特徴とする光ファイバーを有する照明装
置。 - 【請求項21】 請求項16において、上記光学部材お
よび光学部材の移動量は、ファイバーバンドルに応じて
可変に形成されていること、を特徴とする光ファイバー
を有する照明装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19084394A JP3609854B2 (ja) | 1994-08-12 | 1994-08-12 | 光ファイバーを有する照明装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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