特許 5780227 集光型導光器、及び光源装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5780227

(24)【登録日】2015年7月24日

(45)【発行日】2015年9月16日

(54)【発明の名称】集光型導光器、及び光源装置

(51)【国際特許分類】

   F21S 2/00 20060101AFI20150827BHJP

   F21Y 101/02 20060101ALN20150827BHJP

【ＦＩ】

   F21S2/00 330

   F21Y101:02

【請求項の数】4

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2012-232292(P2012-232292)

(22)【出願日】2012年10月19日

(65)【公開番号】特開2014-86186(P2014-86186A)

(43)【公開日】2014年5月12日

【審査請求日】2014年6月27日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000000192

【氏名又は名称】岩崎電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001081

【氏名又は名称】特許業務法人クシブチ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】畠中 三幸

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 敬

(72)【発明者】

【氏名】梶原 望

(72)【発明者】

【氏名】小宮 敬哲

【審査官】 石田 佳久

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１６１０３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２８１４１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０７０６３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０９２９３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ ７／０８

Ｇ０２Ｂ ２３／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光源の発光を受光点に配置されたライトガイドの入射端面に導く集光型導光器であって、
前記光源の発光点から少なくとも前記受光点の近傍まで延びた反射面を備え、
前記反射面の前記ライトガイドの入射端面の側には、
第１焦点、及び第２焦点を有し、前記第１焦点に前記発光点が配置され、前記第２焦点に前記受光点が配置された楕円反射面を形成し、
前記楕円反射面は、前記第２焦点に向けて一次反射した光の当該第２焦点への入射角がＡｒｃｓｉｎ（前記受光点に配置されるライトガイドの開口数ＮＡ）以上となる反射領域を有し、
前記反射面の発光点の側には、
前記楕円反射面の前記反射領域に入射するように前記光源の光を反射する曲面反射面を形成し、
前記曲面反射面を、前記楕円反射面の前記反射領域に入射して二次反射した光が前記受光点を指向し、かつ、当該二次反射した光の前記受光点への入射角が前記Ａｒｃｓｉｎ（前記受光点に配置されるライトガイドの開口数ＮＡ）以下とする形状とした
ことを特徴とする集光型導光器。

【請求項2】

前記反射面の全体を楕円反射面とした場合に、前記発光点の大きさに起因して前記ライトガイドの入射端面から外れる反射光を生じる領域を前記曲面反射面としたことを特徴とする請求項１に記載の集光型導光器。

【請求項3】

前記反射面は、前記光源の発光点から少なくとも前記ライトガイドの入射端面の近傍までの間を包囲することを特徴とする請求項１又は２に記載の集光型導光器。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれかに記載の集光型導光器を備え、
前記受光点にライトガイドの入射端面を配置し、前記ライトガイドに前記光源の光を入射する、ことを特徴とする光源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光源の光を受光体に導く導光技術に関する。

【背景技術】

【0002】

医療分野等では体腔内を観察するための内視鏡が広く用いられている。内視鏡は、通常、観察箇所に照明光を導光するライトガイドを備え、このライトガイドに照明光を入射する光源装置が知られている（例えば、特許文献１、及び特許文献２参照）。
また近年では、発光点が小さいながらも単位面積当たりの光量が大きいＬＥＤが実用化されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−１０５７１５号公報

【特許文献2】特開２０１１−２００３８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、光源装置は、一般に、光源の光をライトガイドの入射面に集光する集光光学系を備えているものの、従来の集光光学系では、ライトガイドにおけるＬＥＤの発光の利用効率が低く、ＬＥＤの発光を内視鏡の照明光として効率良く利用することが困難であった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、ライトガイドにおける光源の利用効率の向上が得られる集光型導光器、及び光源装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記目的を達成するために、本発明は、光源の発光を受光点に配置されたライトガイドの入射端面に導く集光型導光器であって、前記光源の発光点から少なくとも前記受光点の近傍まで延びた反射面を備え、前記反射面の前記ライトガイドの入射端面の側には、第１焦点、及び第２焦点を有し、前記第１焦点に前記発光点が配置され、前記第２焦点に前記受光点が配置された楕円反射面を形成し、前記楕円反射面は、前記第２焦点に向けて一次反射した光の当該第２焦点への入射角がＡｒｃｓｉｎ（前記受光点に配置されるライトガイドの開口数ＮＡ）以上となる反射領域を有し、前記反射面の発光点の側には、前記楕円反射面の前記反射領域に入射するように前記光源の光を反射する曲面反射面を形成し、前記曲面反射面を、前記楕円反射面の前記反射領域に入射して二次反射した光が前記受光点を指向し、かつ、当該二次反射した光の前記受光点への入射角が前記Ａｒｃｓｉｎ（前記受光点に配置されるライトガイドの開口数ＮＡ）以下とする形状としたことを特徴とする。

【0006】

また本発明は、上記集光型導光器において、前記反射面の全体を楕円反射面とした場合に、前記発光点の大きさに起因して前記ライトガイドの入射端面から外れる反射光を生じる領域を前記曲面反射面としたことを特徴とする。

【0007】

また本発明は、上記集光型導光器において、前記反射面は、前記光源の発光点から少なくとも前記ライトガイドの入射端面の近傍までの間を包囲することを特徴とする。

【0008】

また本発明は、上記目的を達成するために、光源装置において、ライトガイドを保持するホルダユニットと、ホルダユニットに保持したライトガイドの入射端に一端を対向し、他端に光源の発光点を配置し、直線状に延びた集光型導光器と、を備え、前記集光型導光器は、前記一端から前記他端まで延びた反射面を備え、前記反射面の前記一端側には、第１焦点、及び第２焦点を有し、前記第１焦点に前記発光点が配置され、前記第２焦点に前記ライトガイドの入射端面が配置される楕円反射面を形成し、前記反射面の前記他端側には、前記楕円反射面に入射するように前記光源の光を反射する曲面反射面を形成し、前記反射面を、前記楕円反射面に入射して反射した光が前記ライトガイドの入射端面を指向し、かつ、当該光の前記入射端面への入射角がＡｒｃｓｉｎ（ライトガイドの開口数ＮＡ）以下とする形状としたことを特徴とする。
また本発明は、上記光源装置において、前記反射面の全体を楕円反射面とした場合に、前記発光点の大きさに起因して前記ライトガイドの入射端面から外れる反射光を生じる領域を前記曲面反射面としたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、反射面の受光点の側には楕円反射面を形成しつ、反射面の発光点の側には曲面反射面を形成したため、発光点が大きさを有している場合でも、反射面の発光点の側で反射した光を受光点に効率良く入射させることができる。
また、楕円反射面の受光点の近傍で反射する反射光についても、受光点への入射角を制御できるので、ライトガイドのように受光点への入射角が制限されている場合でも、この制限に応じた入射角で受光点に入射させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態に係る光源装置の構成を示す斜視図である。

【図2】光源装置の分解斜視図である。

【図3】ホルダーユニットの分解斜視図である。

【図4】集光型導光器の構成を示す模式図である。

【図5】主反射面の反射光の光路図である。

【図6】主反射面を楕円反射面で構成したと仮定した場合の光路図である。

【図7】主反射面の第１焦点側の光路の説明図である。

【図8】主反射面の第２焦点側の光路の説明図である。

【図9】ライトガイドに導波可能に入射するＬＥＤの光束を説明するための図である。

【図10】本発明の変形例に係る主反射面の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は本実施形態に係る光源装置１の構成を示す斜視図であり、図２は光源装置１の分解斜視図である。なお、図１では、光源装置１の内部構造の理解を容易にするために、カバーケース６を仮想線で示している。
図１に示すように、光源装置１は、内視鏡が備えるライトガイド２に光を入射するものであり、この入射光はライトガイド２を通じて内視鏡の観察箇所に導光されて照明光として照射される。
本実施形態の光源装置１は、図１、及び図２に示すように、基板ボックス３と、フロントカバー４と、バックカバー５と、カバーケース６と、２つの光源ユニット７と、集光型導光器８と、ホルダーユニット９と、放熱ファン１５とを備えている。

【0012】

基板ボックス３は、厚みが薄い略板状を成し、図２に示すように、下ケース１０と上ケース１１とを有し、その内部には２つの光源基板１２、及び電源端子台１３が収められている。
光源基板１２は、光源ユニット７ごとに設けられており、それぞれの光源基板１２は、光源ユニット７の点灯電力を生成する電源回路や、点灯を制御するＬＥＤドライブ回路等の各種の回路を備えている。電源端子台１３は、図示せぬ電線取込口から引き込まれた外部電源の電線と光源基板１２から延びる電気配線を結線する端子台である。
この基板ボックス３は光源装置１の底面に配置され、この基板ボックス３の上面１１Ａに光源ユニット７、集光型導光器８、及びホルダーユニット９が組み付けられている。

【0013】

フロントカバー４、及びバックカバー５は、基板ボックス３の一端、及び他端に設けられ、それぞれ光源装置１の正面、及び背面を構成する矩形板材である。フロントカバー４の面内には装着穴１４が開口し、この装着穴１４にライトガイド２が装着される。カバーケース６は、フロントカバー４とバックカバー５の間を包囲し、これらフロントカバー４、バックカバー５、及びカバーケース６によって、略直方体形状の光源装置１のケース体が構成されている。なお、図２では図示を省略するが、バックカバー５の面内には放熱ファン１５に対応した位置に排気口が形成されている。

【0014】

２つの光源ユニット７は、発光素子の一例たるＬＥＤ２０と、当該ＬＥＤ２０を実装したＬＥＤ基板２１と、このＬＥＤ基板２１の背面に設けられた放熱ユニット２２と、を備え、ＬＥＤ２０の発光を集光型導光器８に入射する。
ＬＥＤ基板２１は高熱伝導性を有する例えばアルミニウム基板であり、略矩形状に形成され、その実装面の略中央にＬＥＤ２０が実装されている。ＬＥＤ２０は、１．２ｃｍ角のケース体２３にＬＥＤチップを樹脂２４で封止した、いわゆる表示面実装型（ＳＭＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ）のＬＥＤパッケージであり、その光軸ＫはＬＥＤ基板２１の実装面に略垂直に設定されている。
２つの光源ユニット７は、基板ボックス３の上面１１Ａに略垂直に立てて取り付けられることで、それぞれのＬＥＤ２０の光軸Ｋが当該上面１１Ａに略平行に、かつ互いの光軸Ｋが９０度で交差するように配置されている。
これら光源ユニット７は、上記光源基板１２が備えるＬＥＤドライブ回路によって点灯制御されており、この光源装置１では、２つの光源ユニット７を同時に点灯し、或いは一方のみを点灯することが可能になっている。光源ユニット７のＬＥＤ２０は、内視鏡の使用目的やライトガイド２の材質に応じて適切な発光波長を有する素子が選定される。２つの光源ユニット７のＬＥＤ２０に発光波長が異なる素子を用いても良く、この光源装置１のＬＥＤ２０には、白色光を発光する白色ＬＥＤと、近赤外光を発光する近赤外ＬＥＤとが用いられている。

【0015】

放熱ユニット２２は、ＬＥＤ基板２１の裏面に設けられ、ＬＥＤ基板２１を通じて実装面の側のＬＥＤ２０の熱を放熱する部材であり、ＬＥＤ基板２１の裏面から略垂直に延びる多数の放熱フィン２２Ａを備えている。これら放熱フィン２２ＡはＬＥＤ基板２１の略全面に亘って設けられている。
上記基板ボックス３の上面１１Ａには、放熱ユニット２２の放熱フィン２２Ａの直下に通風口２５が設けられており、この通風口２５から吹き付けられる空気によって放熱フィン２２Ａが冷却される。通風口２５から吹き付ける空気は、光源装置１の正面から導入されたものである。すなわち、フロントカバー４の面内には、その下端寄りの箇所、すなわち基板ボックス３の正面に対応する箇所に吸気口２６が形成されている。基板ボックス３は、図２に示すように、その正面が開口し、吸気口２６を通じて外気を内部に導入可能になっている。またバックカバー５と１つの放熱ユニット２２の間には、光源装置１の内部空気をバックカバー５から排気する放熱ファン１５が配置されており、この放熱ファン１５の排気動作によって吸気口２６から基板ボックス３の内部に外気が取り込まれ、上ケース１１の通風口２５から放熱フィン２２Ａに吹き付けられることとなる。外気が基板ボックス３を通過する際には、当該基板ボックス３の中の光源基板１２も空冷される。
集光型導光器８は、光源ユニット７の各々の光を合成してホルダーユニット９に入射するものであり、その構成については後述する。

【0016】

図３はホルダーユニット９の分解斜視図である。
ホルダーユニット９は、ライトガイドホルダ２７と、ホルダー固定金具２８とを備えている。
ライトガイドホルダ２７は、ライトガイド２を保持し、かつ集光型導光器８の出射端（後述する第２焦点ｆ２、図４）に対し位置決めするものであり、係合フランジ２９と保持筒３０とを備えている。係合フランジ２９は、上記フロントカバー４の装着穴１４に面して配置され、ライトガイド２の先端部に設けられた係止片３１（図１）に係合する。保持筒３０は、ライトガイド２の係止片３１から先の部分が挿入されて保持する。ライトガイドホルダ２７がライトガイド２を係止したときに、ライトガイド２の先端の入射端面３２（図４）が集光型導光器８の第２焦点Ｆ２に位置決めされる。
ホルダー固定金具２８は、基板ボックス３に固定されてホルダーユニット９の保持筒３０を支持する。

【0017】

図４は、集光型導光器８の構成を模式的に示す図である。
集光型導光器８は、上述の通り、２つの光源ユニット７の各々の光を合成し、ホルダーユニット９が保持するライトガイド２に入射するものであり、本実施形態の集光型導光器８は、反射面４０を有した集光器によって構成されている。具体的には、集光型導光器８は、図２に示すように、上下に接合される一対の板材４１、４２を有し、各々の板材４１、４２の接合面に凹部４３、４４を形成して図４の反射面４０が構成されており、この集光型導光器８が基板ボックス３の上面１１Ａに、固定金具４５で固定されている。

【0018】

反射面４０は、２つの光源ユニット７の各ＬＥＤ２０の光をライトガイド２の入射端面３２に集光する集光光学系であり、各ＬＥＤ２０からライトガイド２の入射端面３２の近傍（手前）までの間の全てを包囲する。
具体的には、反射面４０は、長細い筒状の主反射面５０と、この主反射面５０の側面から略垂直に延びた筒状の副反射面５１とを備え、主反射面５０、及び副反射面５１の各々の端部にＬＥＤ２０が配置され、それぞれのＬＥＤ２０の光を合成して主反射面５０の端部から出射する。

【0019】

主反射面５０は、その長軸が光軸Ｌ１に設定された集光反射面である。すなわち、主反射面５０は、その光軸Ｌ１上に位置する両端が開口し、それぞれが光源側開口５２、及び受光側開口５３として形成され、光源側開口５２の発光を受光側開口５３に集光する。この光源装置１では、光源側開口５２（開口径Ｄ３：図７参照）にＬＥＤ２０を配置し、また受光側開口５３から距離Ｗで離間した位置にライトガイド２の入射端面３２を配置することで、ＬＥＤ２０の光がライトガイド２の入射端面３２に集光されて入射することとなる。

【0020】

副反射面５１は、端部が開口し、他のＬＥＤ２０を配置する光源側開口５４として形成されており、その光軸Ｌ２を上記主反射面５０の光軸Ｌ１に垂直に交差させて設けられている。主反射面５０の光軸Ｌ１上には、光軸Ｌ２との交点Ｐに４５度の入射角度でダイクロイックミラー５５が設けられており、このダイクロイックミラー５５によって副反射面５１の光が主反射面５０の光に合成される。この副反射面５１は、ダイクロイックミラー５５の交点Ｐからみて主反射面５０と幾何光学的に等価に構成され、副反射面５１の光源側開口５４に配置されたＬＥＤ２０の光は、主反射面５０の光源側開口５２に配置されたＬＥＤ２０と同様にライトガイド２の入射端面３２に集光されて入射することとなる。

【0021】

図５は主反射面５０の反射光の光路図である。
なお、上述の通り、副反射面５１は、ダイクロイックミラー５５の交点Ｐからみて主反射面５０と幾何光学的に等価であるから、集光型導光器８の反射面４０は主反射面５０と幾何光学的に等価となる。すなわち、図５は反射面４０の光路図と見なすことができる。
主反射面５０は、上述の通り、光源側開口５２の発光を受光側開口５３に集光する集光反射面である。一般に、発光点の光を受光点に集光する反射型光学系としては楕円反射面が知られている。すなわち、楕円反射面７０は、図６に示すように、第１焦点ｆ１、及び第２焦点ｆ２の２つの焦点を有し、第１焦点ｆ１の発光が第２焦点ｆ２に集光されることから、この第１焦点ｆ１にＬＥＤ２０の発光点２０Ａを配置し、第２焦点ｆ２にライトガイド２の入射端面３２を配置することで、ＬＥＤ２０の発光を入射端面３２で集光することができる。

【0022】

ただし、ライトガイド２に入射した光が当該ライトガイド２を導波するには、ライトガイド２の開口数をＮＡとした場合に、入射光の入射角θが最大入射角θｍａｘ＝Ａｒｃｓｉｎ（ＮＡ）以下である必要がある。
しかしながら、楕円反射面７０では、第２焦点ｆ２に向かう反射光の入射角θは、図６に示すように、第１焦点ｆ１から離れた箇所（第２焦点ｆ２に近い箇所）で反射するほど大きくなる。すなわち、楕円反射面７０では、反射光の全てがライトガイド２の入射端面３２に集光し入射したとしても、最大入射角θｍａｘ以上の入射角θで入射した反射光はライトガイド２を導波することなく無駄になる。
したがって、楕円反射面７０において、反射光の入射角θが最大入射角θｍａｘとなる点を点Ｍとすると、この点Ｍから第２焦点ｆ２の側の反射領域Ｒａは、ライトガイド２の照明光には寄与することがなく不要な領域となる。

【0023】

特に、ライトガイド２の開口数ＮＡが小さくなるほど、最大入射角θｍａｘも小さくなり、点Ｍが第１焦点ｆ１の側に近付く。したがって、主反射面５０のように、第１焦点ｆ１から第２焦点ｆ２まで延びる反射面にあっては、ライトガイド２の開口数ＮＡが小さくなるほど、不要な反射領域Ｒａが占める割合が大きくなってしまい無駄が多くなる。

【0024】

また、ＬＥＤ２０は、発光点２０Ａが点ではなく、ある大きさＤ１を有する。このため、図６に示すように、第２焦点ｆ２に向かう反射光は、発光点２０Ａの大きさＤ１に応じた角度γで拡がり第２焦点ｆ２から外れる成分が発生する。ただし、反射光が角度γで拡がる場合であっても、ライトガイド２の入射端面３２の開口径Ｄ２の範囲内に入れば当該ライトガイド２に入射する。しかしながら、拡がりによる第２焦点ｆ２からのズレは、第２焦点ｆ２から遠くで反射するほど、すなわち第１焦点ｆ１に近い箇所で反射した反射光ほど大きくなる。楕円反射面７０においては、開口径Ｄ２の範囲から外れる光成分を含む反射光となる点Ｎは、発光点の大きさＤ１、開口径Ｄ２、及び第１焦点ｆ１から第２焦点ｆ２までの距離によって求められる。したがって、楕円反射面７０にあっては、第１焦点ｆ１から点Ｎまでの反射領域Ｒｃで反射した反射光は、その一部がライトガイド２の入射端面３２から外れて無駄になる。

【0025】

特に、ライトガイド２の入射端面３２の開口径Ｄ２が小さくなるほど、上記点Ｎは第２焦点ｆ２に近づき、反射領域Ｒｃが占める割合が大きくなり、無駄が多くなる。

【0026】

このように、主反射面５０を単に楕円反射面７０で構成すると、上記ライトガイド２を導波しない光を含み、かつ、ライトガイド２に入射しない反射光を多分に含む、という問題がある。この問題は、上述の通り、ライトガイド２の開口数ＮＡが小さくなるほど、ライトガイド２の入射端面３２の開口径Ｄ２が小さくなるほど、及び、発光点２０Ａの大きさＤ１が大きくなるほど顕著となる。

【0027】

一般に、内視鏡ではライトガイド２の開口数ＮＡが小さいほど、照明光の指向性が高められて狭い範囲を照明できる。そこで、この光源装置１では、開口数ＮＡが０．２〜０．３５（最大入射角θｍａｘ＝１１．５°〜２０°）、開口径Ｄ２が約４ｍｍのライトガイド２が用いられており、一般的なライトガイドよりも開口数ＮＡ、及び開口径Ｄ２が共に小さくなっている。さらに、この光源装置１では、ＬＥＤ２０の発光点２０Ａが１〜２ｍｍの大きさＤ１を有しており、何ら対策を施さなければ、上述した問題が顕著に生じる。

【0028】

そこで、この光源装置１では、主反射面５０を単純に楕円反射面７０とするのではなく、次のような構成としている。
すなわち、主反射面５０は、前掲図５に示すように、上記点Ｎから第２焦点ｆ２までの反射面を楕円反射面６０とし、第１焦点ｆ１から点Ｎまでの反射領域Ｒｃを双曲反射面６１とした構成、すなわち楕円反射面６０において、第１焦点ｆ１から点Ｎまでの反射領域Ｒｃを双曲反射面６１とした複合楕円鏡の構成となっている。
双曲反射面６１は、図５、及び図７に示すように、その反射光（一次反射光）を上記楕円反射面７０での反射（二次反射光）を用いて第２焦点ｆ２に指向する反射光Ｅを得るものである。この双曲反射面６１は、楕円反射面７０での反射光Ｅがライトガイド２の開口径Ｄ２の範囲内に収まり、かつ最大入射角θｍａｘ以下で入射するように当該反射領域Ｒａに光を入射するように設計されている。また、楕円反射面７０での二次反射による反射光Ｅは、上記反射領域Ｒａを有効利用すべく、図５に示すように、当該反射領域Ｒａでの反射でも得られるように設計されている。
これにより、反射領域Ｒｃでの反射光（一次反射光）が、図８に示すように、楕円反射面７０での反射により最大入射角θｍａｘ以下の角度で、かつライトガイド２の開口径Ｄ２の範囲内に向かう反射光Ｅとなるので、反射領域Ｒｃでの反射光の多くをライトガイド２に入射させることができ、ＬＥＤ２０の発光の利用効率が高められる。なお、図８では、ＬＥＤ２０の光が楕円反射面６０で一次反射することで第２焦点ｆ２に集まる光については、図示を省略している。

【0029】

ここで図８に示すように、楕円反射面６０で二次反射させた反射光Ｅであっても、第２焦点ｆ２に近い箇所で反射するほど入射端面３２への入射角θが大きくなり、第２焦点ｆ２の近傍にあっては、入射角θが上記最大入射角θｍａｘを超える。このような二次反射の反射光Ｅは、ライトガイド２に入射したとしても導波することがなく、無駄な光となる。そこで、この集光型導光器８では、楕円反射面６０を第２焦点ｆ２まで延ばすのではなく、第２焦点ｆ２の手前に受光側開口５３を設けることで、最大入射角θｍａｘ以上の反射光Ｅが無駄に入射することがないように構成されている。
第２焦点ｆ２（ライトガイド２の入射端面３２の位置）から受光側開口５３までの距離Ｗは、二次反射による反射光Ｅの入射角θが最大入射角θｍａｘを超える点Ｑによって規定される。
ただし、この集光型導光器８において、楕円反射面６０を第２焦点ｆ２まで延長しても良いことは勿論である。

【0030】

係る主反射面５０によれば、図９に示すように、ＬＥＤ２０の放射光のうち、近傍の上記双曲反射面６１に向かう光束φ１、楕円反射面６０での一次反射により第２焦点ｆ２に集光する光束φ２、及び、ライトガイド２に直接入射する光束φ３については、ライトガイド２の入射端面３２に最大入射角θｍａｘで入射し、光束φ３と光束φ２の間の範囲の光束φ４のみが最大入射角θｍａｘを超え、或いは入射端面３２の範囲から外れる光となる。
このように、この主反射面５０を用いることで、ＬＥＤ２０の光束φ４を除いた大部分の光束φ１〜φ３をライトガイド２に入射して導光させるため、ＬＥＤ２０の放射光を非常に効率良く利用することができる。

【0031】

なお、この光源装置１では、ライトガイド２の開口数ＮＡが０．２、最大入射角θｍａｘ＝１１．５°、開口径Ｄ２が４ｍｍ、ＬＥＤ２０の発光点２０Ａの大きさＤ１が１．２ｍｍであり、主反射面５０は、第１焦点ｆ１と第２焦点ｆ２の距離が１５０ｍｍ、光源側開口５２が上記大きさＤ１に相当する１．２ｍｍ、受光側開口５３が上記開口径Ｄ２に相当する４ｍｍとされている。

【0032】

このように本実施形態によれば、主反射面５０の第２焦点ｆ２の側には楕円反射面６０を形成しつ、主反射面５０の第１焦点ｆ１の側には双曲反射面６１を形成したため、ＬＥＤ２０の発光点２０Ａが大きさＤ１を有した場合でも、この第１焦点ｆ１に近いところ（図５の反射領域Ｒｃ）で反射した光をライトガイド２の入射端面３２に効率良く入射させることができる。
また、楕円反射面６０の入射端面３２の近傍の反射領域Ｒａで反射する反射光について、ライトガイド２の入射端面３２への入射角を制御できるので、ライトガイド２の最大入射角θｍａｘ以下の角度で入射させることができ、導波せずに無駄になる入射光を減らすことができる。

【0033】

また本実施形態によれば、主反射面５０の全体を楕円反射面７０とした場合に、ＬＥＤ２０の大きさに起因して第２焦点ｆ２の入射端面３２から外れる反射光を生じる反射領域Ｒｃを双曲反射面６１とした。これにより、ＬＥＤ２０の発光点２０Ａの大きさＤ１に起因して入射端面３２から外れる光の多くをライトガイド２に入射させることができる。

【0034】

また本実施形態によれば、主反射面５０は、ＬＥＤ２０の発光点２０Ａからライトガイド２の入射端面３２の近傍まで延び、その間を包囲するため、ＬＥＤ２０の発光を略閉じ込めた状態でライトガイド２に導くことができ、ＬＥＤ２０の利用効率の向上が図られ、またライトガイド２への外乱光を抑制できる。

【0035】

なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を例示したものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変形、及び応用が可能である。

【0036】

例えば上述した実施形態では、主反射面５０の第１焦点ｆ１（発光点２０Ａ）の側を双曲反射面６１としたが、これに限らない。すなわち、楕円反射面６０のうちの上記反射領域Ｒａに向けてＬＥＤ２０の光を反射し、当該反射領域Ｒａでの反射により、ライトガイド２の入射端面３２へ最大入射角θｍａｘ以下で指向させる曲面反射面であれば、任意の曲面形状を採用できる。

【0037】

また例えば上述した実施形態では、主反射面５０の光軸Ｌ１の上にダイクロイックミラー５５を設けて２つのＬＥＤ２０の光を合成する反射面４０を構成したが、これに限らない。すなわち、例えばダイクロイックミラー５５に代えてダイクロイックプリズムを用いる等して３つ以上の光を合成しても良い。また反射面４０に副反射面５１を設けずに、主反射面５０のみで構成しても良い。

【0038】

また例えば、上述した実施形態では、ＬＥＤ２０の光軸Ｋが主反射面５０の光軸Ｌ１に一致するように当該ＬＥＤ２０を主反射面５０に設けたが、これに限らない。
すなわち、図１０に示すように、主反射面１５０の光軸Ｌ１とＬＥＤ２０の光軸Ｋが所定の角度δとなるようにＬＥＤ２０を配置しても良い。この場合においても、主反射面１５０には、上記反射領域Ｒｃに対応する箇所に曲面反射面１６１が形成され、他の箇所に楕円反射面１６０が形成される。また、主反射面１５０の光軸Ｌ１に対してＬＥＤ２０を傾斜させる角度δは、ＬＥＤ２０の出射範囲αのより多くの光束を主反射面１５０で反射し、ライトガイド２に入射できるように決定される。
また、主反射面１５０は、光軸Ｌ１に沿って２分したうち、ＬＥＤ２０の光軸Ｋが交わる側のみがあれば十分である。

【符号の説明】

【0039】

１ 光源装置
２ ライトガイド（受光体）
７ 光源ユニット
８ 集光型導光器
２０ ＬＥＤ（光源）
２０Ａ 発光点
３２ 入射端面（受光点）
４０ 反射面
５０、１５０ 主反射面（反射面）
５５ ダイクロイックミラー
６０、１６０ 楕円反射面
６１、１６１ 双曲反射面（曲面反射面）
ｆ１ 第１焦点
ｆ２ 第２焦点
Ｒａ、Ｒｃ、Ｒｃ 反射領域
θ 入射角
θｍａｘ 最大入射角

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】